香蕉枯萎病菌致病力分化与ISSR遗传多样性分析

香蕉枯萎病是一种破坏香蕉维管束的全株性土传病害。本研究旨在探讨香蕉枯萎病菌致病力分化和遗传多样性。以30株采自我国广西的香蕉枯萎病菌,16株分别来自澳大利亚和我国广东、海南、福建、云南等地的香蕉枯萎病菌为对象,采用伤根灌淋法测定香蕉枯萎病菌的致病力,然后用筛选到的ISSR引物对46个香蕉枯萎病菌菌株和4个对照菌株(3个非致病性尖孢镰刀菌和1个茄腐镰刀菌)进行ISSR遗传多样性分析。结果显示,分离到广西香蕉枯萎病菌1号生理小种(FOC1)8株,致病力强、中、弱类型比例分别为62.5%、12.5%和25%;广西香蕉枯萎病菌4号生理小种(FOC4)22株,致病力强、中、弱类型比例分别为18.18%、63.64%和18.18%。14条ISSR引物扩增出237个条带,多态性条带161个,多态性比例为67.93%,遗传相似系数0.76～0.96。聚类分析显示,以遗传距离0.80为阈值时菌株被分为8个类群,所占比例分别为4%、10%、60%、16%、4%、2%、2%、2%。第三类群全部为香蕉枯萎病菌4号生理小种。第一、二、四和五类群总量的70.59%为香蕉枯萎病菌1号生理小种。第八类群为香蕉枯萎病菌3号生理小种。结果表明,在香蕉枯萎病菌与寄主协同进化中,广西的FOC1和FOC4出现明显致病力分化。1号生理小种的遗传多样性比4号生理小种丰富。广西香蕉枯萎病菌4号生理小种与海南、广东的FOC4遗传相似性较高。香蕉枯萎病菌生理小种类型与遗传多样性相关。致病力变异与遗传多样性无相关性。研究结果对香蕉枯萎病菌种群扩张机制探讨、遗传动态分析以及有效防控措施的制定具有一定的指导意义。     

农杆菌介导的西瓜枯萎病菌遗传转化

为获得带GFP标记的西瓜枯萎病菌转化株,用于后期观察病原菌侵染过程,采用农杆菌介导的方法,对西瓜枯萎病菌1号生理小种进行了遗传转化。结果表明:共培养时间为36h,枯萎病菌孢子和农杆菌AGL1比例为1∶1时该菌株的遗传转化效率最高,可以达到117.33个转化子/107个孢子。转化株的孢子、菌丝体及萌发的孢子均能发出稳定而强的绿色荧光。转化株的致病力检测显示其致病力与转化前的野生菌株致病力无明显差异。结果表明本研究获得的带GFP标记的西瓜枯萎病菌转化株可用于观察病菌在西瓜根系的侵染过程。     

香蕉枯萎病菌RAPD分析及4号生理小种的快速检测

 用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术,对采自广东、广西的香蕉和粉蕉上的30个香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense)菌株和3个其它尖孢镰刀菌专化型的菌株进行比较及聚类分析。在遗传相似系数0.67时,可将供试菌株划分为3个RAPD群(RGs),其中香蕉枯萎病菌4号生理小种(FOC4)共15个菌株属于RGⅠ,1号生理小种(FOC1)共15个菌株属于RGⅡ,供试的其它尖孢镰刀菌专化型的3个菌株则属于RGⅢ。这说明香蕉枯萎病菌和供试3个其它专化型菌株与致病性间存在明显的相关性。1号生理小种内菌株间的遗传分化大于4号生理小种内菌株间的遗传分化。从90条RAPD随机引物中筛选出2条引物可产生4号生理小种的RAPD标记2个。将这2个RAPD标记电泳切胶回收、克隆及测序,并根据这2个特异片段序列设计SCAR上下游特异引物,通过对30个菌株的PCR扩增检验,其中一个RAPD标记成功地转化为SCAR标记,初步建立了以此为基础的4号生理小种快速检测技术,其检测灵敏度为2 ng新鲜菌丝。对采自不同地区的显症样品、吸芽、室内接种未显症的香蕉苗以及发病的香蕉植株不同部位进行检测,能够准确灵敏地鉴定出4号生理小种,从而为香蕉枯萎病菌的快速检测及防治奠定了基础。同时,快速检测结果发现,田间发病植株果柄的各部位及果实内并没有枯萎病菌的存在。     

香蕉枯萎病菌的培养性状和致病性研究

2001～2004年对采自海南省各市县香蕉种植区发病的1 8个香蕉和粉蕉假茎枯萎病菌分离物进行了培养性状及致病性研究。结果表明,海南省香蕉和粉蕉假茎枯萎病菌的分离物不仅在培养特性上存在明显区别,且在致病性上也存在强、弱2种不同类型:即致病性极强的4号生理小种和致病性相对较弱的1号生理小种。     

香蕉枯萎和细菌性软腐病菌的多重PCR检测

香蕉枯萎病菌Fusarium oxysporum f. sp. cubense和细菌性软腐病菌Dickeya zeae的复合侵染为害给香蕉产业发展带来严重挑战, 有必要建立相关病害的多重聚合酶链式反应(multiplex polymerase chain reaction, multiplex PCR)检测技术。本文基于尖孢镰刀菌古巴专化型1号生理小种(F. oxysporum f. sp. cubense race 1, FOC1)基因组contig 438区间(35 631-37 693 bp)(GenBank: AMGP01000438.1)和4号生理小种(F. oxysporum f. sp. cubense race 4, FOC4)基因组contig 195区间(4 028-6 126 bp)(GenBank: AMGQ01000195.1)存在160 bp插入序列差异设计特异扩增引物FOC-F/-R, 同时以香蕉细菌性软腐病菌D. zeae的促旋酶B 亚单位基因(the subunit B of gyrase gene)(GenBank: JQ284039)序列设计特异扩增引物gyrB-F/-R。多重PCR检测结果显示:本技术可在一次PCR扩增反应内同时检测香蕉枯萎病菌1号、4号生理小种和细菌性软腐病菌; 多重PCR的灵敏度结果表明:检测香蕉枯萎病菌的DNA浓度最低限为0.1 ng/μL, 细菌性软腐病菌的灵敏度为10 3cfu/mL;检测结果稳定可靠。因此, 本研究建立的多重PCR检测方法可有效应用于检测香蕉发病组织中的香蕉枯萎病菌和细菌性软腐病菌, 也可用于香蕉种苗和田间土壤带病菌的监测, 为香蕉种植保驾护航。     

甘蓝枯萎病菌1号和2号生理小种的快速检测与鉴定

 甘蓝枯萎病菌生理小种传统鉴定方法费时费力,不能满足生产的要求,因此需要建立一种快速、可靠的分子检测技术。本研究在甘蓝枯萎病菌1号和2号生理小种基因组测序的基础上,通过比较基因组学方法筛选1、2号生理小种各自的特异基因片段并设计引物,并分别以10个甘蓝枯萎病菌1号生理小种菌株、2个2号生理小种菌株、7个尖孢镰刀菌其他专化型菌株及4个外围菌株DNA为模板进行常规PCR扩增,筛选出甘蓝枯萎病菌1号和2号生理小种特异性引物,同时引入尖孢镰刀菌通用引物W106R/W106S,建立起一步三重PCR检测甘蓝枯萎病菌1、2号生理小种的分子检测技术。结果表明,该分子检测技术实现了在一次PCR反应中快速、准确地同步检测出甘蓝枯萎病菌DNA、罹病甘蓝组织和土壤中的甘蓝枯萎病菌1号和2号生理小种,对检测甘蓝植株是否感染枯萎菌及甘蓝种植区土壤是否受到枯萎菌的污染有实用价值。     

香蕉假茎细胞对枯萎病菌不同小种及其粗毒素的病理反应

 以香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense)1号小种和4号小种及其粗毒素分别接种香牙蕉和粉蕉的组培苗及离体假茎后,用组织切片法观察香蕉假茎细胞的病理反应,以探明香蕉枯萎病菌不同小种及其粗毒素的致病作用。结果表明,枯萎病菌不同小种人工接种仅能感染相应的香蕉种类,但不同香蕉种类的离体假茎细胞用不同小种接种及其粗毒素处理,均产生褐变等病理反应,且病变程度不存在小种间的差异。表明枯萎病菌不同小种对香蕉不同种类的致病力差异可能与存在其它致病因子或专化性识别的因子有关。同时证实了病菌不同小种的毒素对蕉类不存在着选择毒性     

甘蓝枯萎病菌REMI转化体系的建立

建立高效、稳定的甘蓝枯萎病菌REMI转化体系,为进一步获得特定表型突变体及基因功能研究建立技术储备.利用REMI(restriction enzyme mediate intergration)转化方法,将线性化的含有潮霉素抗性基因的pUCAT-PH质粒转化甘蓝枯萎病菌A6菌株的原生质体,摸索获得转化子最适的潮霉素筛选浓度以及不同限制性内切酶和酶量对转化效率的影响;利用PCR(polymerase chain reaction)技术对潮霉素抗性转化子进行验证.结果表明转化子的最适潮霉素筛选浓度为50 μg/mL;转化效率较高的限制性内切酶为HindⅢ,并且转化效率最高时的酶量为20 U.利用该转化体系构建了含1 050个转化子的甘蓝枯萎病菌转化子库,对转化子进行Southern验证,证明该转化体系是可行的.     

香蕉枯萎病拮抗细菌的分离筛选与鉴定

从采集的香蕉根际土壤中经分离、纯化获得细菌菌株74个,采用对峙培养法,获得对香蕉枯萎病菌4号小种具有强抑制作用的菌株S-1,相对抑制率达76%。抑菌谱测定表明,菌株S-1对尖孢镰刀菌古巴专化型1号小种、番茄枯萎病菌、玉米弯孢叶斑病菌、胶孢炭疽病菌、棉花枯萎病菌、棉花黄萎病菌、小麦赤霉病菌、西瓜枯萎病菌等病原菌具有抑制作用。经Biolog系统鉴定及16S rDNA序列同源性分析,菌株S-1为枯草芽孢杆菌。该菌株理想的培养条件为：PYTG或PDA培养基,26-30℃,pH值7.0-8.0,振荡培养40-48h。     

一种评价甘蓝枯萎病菌转化子致病力的方法

为建立甘蓝枯萎病菌(Fusarium oxysporumf.sp.conglutinans)转化子致病力评价方法,从接种方法、甘蓝品种、苗龄、病原菌接种体浓度等几方面探索,建立了一种评价甘蓝枯萎病菌转化子致病力差异的体系。结果表明:蘸根法和伤根法均适于甘蓝枯萎病菌转化子致病力的评价,其中伤根法更优;其他适合甘蓝枯萎病菌转化子致病力评价的因素有:甘蓝品种为‘中甘21’,苗龄为三叶期,甘蓝枯萎病菌孢子悬浮液浓度为孢子含量1×106个/mL。该致病力评价方法的建立为甘蓝枯萎病菌转化子致病力衰弱或增强突变体的筛选提供了方法支持,也为下一步尖孢镰刀菌致病机理的解析奠定了基础。     

农杆菌介导的玉米大斑病菌的遗传转化

 玉米大斑病是玉米生产上的一种重要真菌病害,在世界主要玉米产区都曾造成过严重的经济损失。目前,有关该病原菌的生理分化、遗传变异及毒素产生等方面研究报道较多,而在玉米与大斑病菌互作的分子机理方面研究相对较少。     

<Emphasis Type="Italic">Agrobacterium tumefaciens</Emphasis>-mediated transformation for random insertional mutagenesis in <Emphasis Type="Italic">Colletotrichum lagenarium</Emphasis>

Random insertional mutagenesis using a marker DNA fragment is an effective method for identifying fungal genes relevant to morphogenesis, metabolism, and so on. Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation (AtMT) has long been used as a tool for the genetic modification of a wide range of plant species. Recent study has indicated that A. tumefaciens could transfer T-DNA not only to plant cells but also to fungal cells. In this study, AtMT was applied to Colletotrichum lagenarium for random insertional mutagenesis. We constructed a binary vector pBIG2RHPH2 carrying a hygromycin-resistant gene cassette between the right and left borders of T-DNA. Optimal co-cultivation of C. lagenarium wild-type 104-T with pBIG2RHPH2-introduced A. tumefaciens C58C1 led to the production of 150–300 hygromycin-resistant transformants per 10⁶ conidia. Southern blot analysis revealed that T-DNA was mainly integrated at a single site in the genome and at different sites in transformants. The T-DNA inserts showed small truncations of either end, but the hygromycin-resistant gene cassette inside the T-DNA was generally intact. The mode of T-DNA insertion described above resulted in highly efficient gene recovery from the transformants by thermal asymmetrical interlaced-polymerase chain reaction. The fungal genomic DNA segments flanking T-DNA were identified from five of eight mutants that had defective melanin biosynthesis. The sequence from one of the segments was identical to that of the melanin biosynthesis gene PKS1 of C. lagenarium, which we previously characterized. These results strongly support our notion that AtMT is a possible tool for tagging genes relevant to pathogenicity in the plant pathogenic fungus C. lagenarium.     

农杆菌介导的哈茨木霉T-DNA转化系统优化及拮抗能力突变子的性质分析

采用单因子试验方法研究了农杆菌EHA105介导的哈茨木霉Th-33转化过程中,各主要因素对转化效率的影响,建立了高效的转化系统,使农杆菌转化哈茨木霉的效率达到60～150个转化子/10^6个木霉孢子,利用该转化系统构建了含有8000多个转化子的T-DNA插入突变库。通过转化子与立枯丝核菌的对峙试验,从1260株转化子中筛选到23株拮抗能力发生变化的突变子。随机挑选5株突变子对其遗传稳定性进行分析,表明5株突变子都具有稳定性,聚合酶链式反应（PCR）表明上述突变子均有T-DNA片段的插入。     

香蕉枯萎病菌1号和4号生理小种细胞壁降解酶的比较

对香蕉枯萎病菌1号和4号生理小种的细胞壁降解酶进行比较。通过测定4号生理小种在寄主体内细胞壁降解酶的活性发现,能检测到多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲基半乳糖醛酸酶(PMG)、多聚半乳糖醛酸反式消除酶(PGTE)、果胶甲基反式消除酶(PMTE)和纤维素酶(Cx)的活性。在不同碳源培养条件下,2个生理小种均有以上5种酶的活性,以1%柑桔果胶为碳源时产生的PMG和PG活性明显高于其他几种酶的活性,而以1%CMC为碳源时,所产生的Cx都比其他几种酶的活性高。细胞壁降解酶同工酶电泳后发现,4号生理小种在寄主体内和体外培养时都比1号生理小种多分泌一种PG。2个生理小种在体外培养时分泌的PMG、PGTE和PMTE没有差异。4号生理小种在寄主体内比1号生理小种多分泌一种PMG,却少分泌一种PGTE,2个生理小种在寄主体内的PMTE则没有差异。     

香蕉枯萎病菌TR4原生质体转化和基因敲除体系构建

正香蕉枯萎病是一种典型的维管束和土传真菌病害,也是最具毁灭性的植物病害之一~([1])。香蕉一旦感病,很难结果,而且目前尚无有效的防治措施~([1])。因此,研究植物病原菌侵染进程和致病机制,可以拓宽思路以寻求植物病害防治新途径。香蕉枯萎病是由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f.sp.cubense,Foc)侵染所致~([1])。对生产影响最大的Foc是侵染包括大蜜哈、     

香蕉枯萎病菌侵染香蕉根系的组织学过程

 为探明香蕉枯萎病菌侵染香蕉根系的过程,利用绿色荧光蛋白标记的香蕉枯萎病菌4号生理小种（Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4 tagged with green fluorescent protein,GFP-FOC4）,接种香蕉根系以观察病原菌侵染香蕉根系的组织学过程。结果表明,接种1 d后病原菌以菌丝体、大型分生孢子和小型分生孢子的形式附着于根系表皮细胞,优先沿细胞胞间层生长。接种7 d后,观察到病原菌以菌丝体、大型分生孢子和小型分生孢子的形式直接侵染维管束,在维管束内以两种方式扩展繁殖,一种在维管束内横向扩展,菌丝体随机分支,逐步形成网状分布;另一种是菌丝体在维管束内纵向生长,倾向于呈束状沿维管束单侧生长繁殖,形成大量菌丝体。本研究首次从组织病理学的角度观察并分析了GFP-FOC4侵染香蕉根系的过程,为研究香蕉枯萎病菌的致病过程机理提供参考。     

农杆菌介导的稻瘟病菌致病突变菌株的筛选

 利用1个致病能力非常弱的稻瘟病菌菌株CY2和农杆菌介导T-DNA方法,已成功地获得了5000多个转化子,并以多个转化子混合接种含25个不同抗病基因的近等基因系,获得了30个致病突变体。但突变体针对不同的无毒基因有很大差别,从含有Pi-ta²的F128-1上获得了14个突变体,从含有Pi-a的IRBL-2上获得了7个突变体,从含有Pik-s的IRBL-4上获得了2个突变体,而从其它抗病基因的品系上未发现任何突变体,故T-DNA似乎有插入热点。不同突变体在携带相同抗病基因的品系上的致病性存在很大差异,表明这些近等基因系可能还携带其它抗稻瘟病基因。CY2不能侵染普遍认为不含抗稻瘟病基因的丽江新团黑谷(LTH),而7个突变体则能成功地使其发病,表明LTH亦含有抗稻瘟病基因。