C14 族R2R3鄄MYB 基因调控杨树抗锈菌过敏性反应

由落叶松-杨栅锈菌引起的杨树叶锈病分布广泛,危害严重。为探究杨树C14族R2R3-MYB基因在杨树抗锈菌过敏性反应中的调控作用,对接种了落叶松-杨栅锈菌E4强致病性生理小种的2种杨树叶片进行症状观察、感病指数判定并对2种杨树C14族共6条R2R3-MYB基因表达量变化情况进行分析。接种7 dpi后,弱感病性树种杂交杨叶片产生的夏孢子堆数量显著少于感病树种欧美杨。杂交杨叶片4 dpi开始出现过敏性反应症状,欧美杨未观察到类似症状。表明过敏性反应可有效阻止锈菌夏孢子堆形成,降低杨树感病性。杂交杨与欧美杨R2R3-MYB基因表达量变化趋势相反,预测杨树C14族R2R3-MYB基因为杨树与病原互作过程中调控过敏性反应的正向调控因子。本研究为进一步系统研究杨树R2R3-MYB基因与过敏性反应的调控机理及杨树抗病育种工作提供理论依据。      

叶锈菌对不同杨树品种叶片木质素的影响

通过对不同抗性的杨树寄主在不同接种时间段的木质素的沉积进行了跟踪。染色后观察发现:在受到落叶松-杨栅锈菌侵染后1～2d不亲和组合叶肉组织中木质素积累就很多,3d后积累比较明显。木质素积累的整个进程基本表现为木质素积累在近免疫、高抗品种较多,感病品种中很少,而免疫品种中无明显变化。     

中国落叶松杨栅锈菌4个流行小种的RAPD标记

以156条随机引物,对目前中国落叶松杨栅锈菌(Melampsora larici-populina Kleb)的主要优势菌系进行了RAPD片段的筛选,寻找到了1号3、号4、号5、号4个流行生理小种的特异性RAPD标记。经过多批次扩增,引物S205和S284分别得到1号生理小种长度约450和760 bp的特异条带,S25得到3号生理小种长度约1440 bp的特异条带,S51和S286得到4号生理小种长度约970和1020 bp的特异条带,S23和S96分别得到5号生理小种长度约750和780 bp的特异条带。此结果表明,通过寻找落叶松杨栅锈菌生理小种的特异性RAPD片段,能够建立起中国落叶松杨栅锈菌生理小种的分子检测体系。     

杨树与栅锈菌互作中生理代谢变化

对受栅锈菌侵染后的杨树体内代谢指标进行了测定,研究了杨树受不同致病性的落叶松-杨栅锈菌侵染前后的病理生理学变化。结果表明,受锈菌侵染后,寄主可溶性总糖含量先降低再升高,而还原糖和可溶性蛋白质含量的病/健比一直小于1;与之相反,游离氨基酸含量的病/健比则一直大于1。CAT的活性在接种后的48～96 h中达到最大,POD、SOD的活性在接种后的24 h后就高于对照,且逐渐升高,并在显症前达到峰值。在不同亲和性的组合中的生理变化以感病组合中最显著,这些生理变化与抗病性有一定的关系,可作为检测杨树抗锈性生理生化指标。     

杨树PsChiⅠ基因全长的克隆与表达分析

【目的】克隆川杨几丁质酶基因cDNA全长序列,分析其在病原菌侵染过程中不同时段的表达特征。【方法】以受落叶松-杨栅锈菌(Melampsora larici-populina)单孢子堆菌系Sb052侵染后的川杨叶片为试材,采用RACE法克隆川杨几丁质酶基因cDNA序列,对其进行生物信息学和实时荧光定量表达分析。【结果】克隆到1条川杨几丁质酶基因序列,将其命名为PsChiⅠ(GenBank登录号:KC416180)。该序列全长1 145bp,包含1段960bp的开放阅读框(ORF),38bp的5′非编码区和147bp的3′非编码区。其编码蛋白含有319个氨基酸,具有2条糖苷水解酶19家族特征序列,理论等电点为5.03,为ClassⅠb型酸性几丁质酶,属于几丁质酶第19家族。序列比对和系统进化树结果表明,PsChiⅠ与毛果杨(Populus trichocarpa)几丁质酶基因相似性最高,且亲缘关系最近。实时荧光定量PCR结果表明,菌系Sb052侵染杨树叶片后PsChiⅠ基因在各个时段都有表达,但以侵染后12和48h时的表达量相对较高。【结论】获得了几丁质酶基因全长序列,推测其参与了寄主川杨抵抗真菌的防御机制。     

欧美杂交杨Pnd-LRR3基因克隆及其抗锈菌侵染表达

为深入探究欧美杂交杨(Populus nigra×P.deltoides)感病的分子机理,以及抗病基因在发病过程中所起的作用,克隆了欧美杂交杨LRR3蛋白编码基因Pnd-LRR3。对Pnd-LRR3基因进行了生物信息学分析,并对其在抗锈菌过程中的功能进行了研究。Q-PCR结果显示,强致病性的落叶松-杨栅锈菌(Melampsora larici-populina)E4菌株接种6 h,Pnd-LRR3基因表达量上调增幅较大,168 h为显著下调。说明Pnd-LRR3基因在E4侵染过程中起到一定抗性作用,但最终无法阻止锈菌的侵染。     

感染叶锈菌的小麦细胞间隙液对小麦悬浮细胞程序性死亡的诱导

以小麦悬浮细胞为材料,分别用感染叶锈菌小种165的小麦细胞间隙液(IWF165)和未接菌的小麦细胞间隙液(IWFck)对其进行处理,处理后不同时间点取样进行形态学观察和DNA电泳。结果表明,用IWF165处理后的悬浮细胞可观察到明显的染色质凝聚化、边缘化和细胞核解体等现象;同时DNA电泳结果显示IWF165处理后的细胞基因组DNA发生降解并形成明显的DNA梯状条带。而用IWFck处理的悬浮细胞,其细胞核结构完整,染色质分布均匀;DNA电泳没有出现DNA梯状条带。在感染叶锈菌的小麦细胞间隙液中存在着激发子,它能够诱导小麦悬浮细胞发生程序性死亡。     

中国落叶松-杨栅锈菌生理小种鉴定

对来自全国7个省市一定地域、不同年份、不同批次的15个落叶松-杨栅锈菌菌系进行了鉴别寄主反应型测定以及潜育期、产孢量观察,进一步明确了落叶松-杨栅锈菌在我国的生理小种分化.结果表明,15个菌系中的13个分别属于4个生理小种,Th053、Sb和Cj052归1号生理小种CMLP1,Ts06、Gl051、Hb05-1和Sb052归2号生理小种CMLP2,Qh063、Gl052、Hdao和Sb051归3号生理小种CMLP3,Bq和Qh061归5号生理小种CMLP5,By05-3和Zs暂单独划为1个致病类型.     

中国落叶松-杨栅锈菌生理小种鉴定

对来自全国7个省市一定地域、不同年份、不同批次的15个落叶松-杨栅锈菌菌系 进行了 鉴别寄主反应型测定以及潜育期、产孢量观察,进一步明确了落叶松-杨栅锈菌在我国的 生理小种 分化。结果表明,15个菌系中的13个分别属于4个生理小种,Th 053 、Sb和Cj 052 归1号生理小种 CMLP 1 ,Ts 06 、Gl 051 、Hb 05ˉ1 和Sb 052 归2号生理小种CMLP 2 ,Qh 063 、Gl 052 、Hdao和Sb 051 归3号生理 小种CMLP 3 ,Bq和Qh 061 归5号生理小种CMLP 5 ,By 05ˉ3 和Zs暂单独划为1个致病类型。     

落叶松-杨栅锈菌致病性分化研究

对采自山西、吉林、黑龙江、内蒙古、四川、甘肃、青海、北京等省(市)的11个落叶松-杨栅锈菌(Melampsora larici-populina)分离物进行了鉴别寄主反应型测定以及潜育期、产孢量的观察,结果表明,落叶松-杨栅锈菌存在较明显的生理分化,并将其分为3个致病类群.类群Ⅰ包括青海、吉林、黑龙江、甘肃以及陕西宁陕、周至的6个分离物;类群Ⅱ包括四川、内蒙古和陕西宝鸡、太白的4个分离物;类群Ⅲ为北京的1个分离物.