4种植物病害植原体病原质粒全序列测定及分子特征

根据已发表植原体质粒序列设计引物,经2次PCR扩增,获得大小不同的2段DNA片段,测序后拼接得到4种完整的环状质粒,分别是桑树萎缩植原体濮阳株系质粒(pMDPy)、长春花绿变植原体海南株系质粒(pPeVHn)、泡桐丛枝植原体山东株系质粒(pPaWBG33D)及苦楝丛枝植原体福清株系质粒(pCWBFq-2),其中pMDPy为首次测定,其质粒全长分别为3 833,3 943,3 843和3 913 bp,4种质粒皆编码5种蛋白,ORF1和ORF5分别编码复制相关蛋白(RepA)和单链DNA结合蛋白(SSB),ORF2-4编码未知功能蛋白.4种质粒序列的非编码区分析表明,ORF1和ORF2之间的非编码区存在启动子和核糖体结合位点.将4种植原体质粒全序列与GenBank中登录的植原体质粒进行序列相似性比对和系统进化分析,结果表明这4种质粒与其他16Sr Ⅰ组的质粒聚为一个大的分支,与16S rDNA系统发育树基本一致.这可为进一步深入了解不同植原体质粒的结构与功能、寄主专化性和质粒基因变异及进化奠定基础,也可为基于多基因分类鉴定提供新的理论依据.     

泡桐丛枝植原体河北平山和江西吉安株系胸苷酸激酶基因多态性分析

设计引物并 PCR扩增河北平山株系 PaWBPs 和江西吉安株系 PaWBJan 的 tmk 基因,直接和克隆测定tmk序列,利用DNAMAN,MEGA等软件进行序列多样性、序列变异、蛋白功能域、系统进化等比较分析。结果表明：从 PaWBPs和 PaWBJan中克隆测序的93条和41条 tmk-a中,分别有52和24种不同的序列,tmk-a ORF 可被划分为2类,tmk-a-1为639 bp,tmk-a-2为627 bp,PaWBPs株系tmk-a-1与tmk-a-2序列条数的比值约为2.5,而PaWBJan株系为3.3; PaWBPs有5个相同的 tmk-a-1序列与 PaWBJan的一个 tmk-a-1序列及枣疯植原体 tmk-Y 序列完全一致。因多位点突变,PaWBPs含假基因比例达48.1%,PaWBJan的为41.7%; tmk-b基因为单一序列,两株系的 tmk-b核酸序列相似性为99.8%,编码蛋白仅有一个氨基酸差异。TMK-a和 TMK-b中都具有胸苷酸激酶的3个保守功能域。系统进化分析显示,泡桐丛枝植原体的2个株系的所有tmk-a序列都与枣疯植原体tmk-X和tmk-Y等聚为一个进化枝Ⅰ中;而tmk-b与小麦蓝矮tmk-2等聚为另一进化枝Ⅲ,基于tmk-b序列和基于16S rDNA序列构建的系统进化树一致,tmk-b有助于植原体16Sr组水平的分类,而 tmk-a可用于植原体株系变异和遗传多样性分析。     

以tuf基因为靶标的5种16SrⅠ组植原体环介导恒温扩增技术

【目的】建立一种能够特异性检测和鉴定16SrⅠ组植原体的环介导恒温扩增技术,实现16SrⅠ组植原体的快速检测。【方法】以植原体tuf基因作为靶标,通过序列比对,设计多组具有特异性的LAMP引物组,筛选出一套适用于16SrⅠ组植原体的特异性检测体系。以16SrⅡ组、16SrⅤ组、16SrⅩⅨ组植原体样品按照此检测体系进行反应,来验证其特异性;同时将稀释后的感病组织样品同步进行PCR和LAMP检测,以确定其检测灵敏度。对来自不同省市的6份田间样品以及9份组培样品进行检测,以验证其检测的稳定性。【结果】16SrⅠ-LAMP在恒温63℃条件下40 min内完成扩增,能检测5种分别引起泡桐丛枝、苦楝丛枝、桑树萎缩、莴苣黄化和长春花绿变病的16SrⅠ组植原体,不能检测其他组植原体包括16SrⅡ组的花生丛枝、甘薯丛枝、臭矢菜丛枝、16SrⅤ组的枣疯病、红花槐丛枝、樱桃致死黄化和16SrⅩⅨ组的板栗黄化皱缩植原体。通过在反应液中加入钙黄绿素肉眼判断绿色为阳性结果,褐色为阴性结果,与用荧光定量设备进行判读扩增曲线的结果一致。相比于PCR检测,16SrⅠ-LAMP检测的灵敏度提高了8倍;16SrⅠ-LAMP能够快速检测出来自不同区域的田间泡桐发病样品、感病泡桐组培苗和嫁接传病脱毒苗。【结论】以tuf基因作为靶标,建立能同时检测5种16SrⅠ组植原体的环介导恒温扩增技术,具有高效、特异、操作简便、检测时间短及成本较低等优点,适合于基层和现场检测。     

寡核苷酸管芯片技术检测和鉴别我国不同组植原体

[目的]不同组植原体检测和鉴别的特异性探针已有报道,为了筛选出适合于我国不同组植原体检测和鉴别的特异性探针,建立管芯片检测和鉴别植原体技术,并对我国发生的疑似植原体病害进行鉴别。[方法]通过PCR扩增结合管芯片杂交技术,对收集到的15种植原体侵染的植物样品及其健康对照进行检测和鉴别。[结果]建立了管芯片检测和鉴别植原体技术体系。15种病害样品中,13种获得显著的阳性杂交信号,并且所有的健康对照都呈现为阴性。13种植原体病害依16Sr DNA直接测序可分为16SrⅠ、Ⅱ、Ⅴ、XIX四组植原体。在所有探针中,植原体的通用探针(Pp-502)可以检测到所有确定的植原体样品。16SrⅠ组特异性探针(PpⅠ-465)可以确定16SrⅠ组的泡桐丛枝、苦楝丛枝、桑树萎缩和莴苣黄化4种植原体样品。16Sr II组特异性探针(PpⅡ-629)仅可以确定16Sr II组的花生丛枝、甘薯丛枝和臭矢菜丛枝3种植原体样品。但16Sr V组的枣疯病、樱桃致死黄化和重阳木丛枝及16Sr XIX组的板栗黄化皱缩植原体与其他组专化性探针皆有明显的交叉杂交信号。相比于PCR扩增的凝胶电泳检测,管芯片检测的灵敏度提高了1 000倍。对疑似植原体病害的诊断结果显示河南濮阳的红花槐丛枝的病原应为16Sr V组植原体,福建福州的长春花黄化丛枝应为16SrⅠ组植原体;而北京戒台寺牡丹黄化皱叶和内蒙古包头柳树丛枝未出现任何植原体专化的杂交信号。[结论]管芯片杂交技术作为一种检测和鉴别植原体的方法,可应用于我国植原体病害调查和诊断,并为植原体的鉴别和分类提供可靠的依据。     

羽脉山黄麻丛枝植原体的分子鉴定及病害调查

【目的】了解羽脉山黄麻丛枝病在云南省玉溪市新平县的发生情况和危害程度,通过分子生物学方法确定病原物及其分类地位,为本地区植原体防控提供参考。【方法】利用普查法获得病害发病率,评估病害危害程度。利用植原体通用引物P1/P7及R16F2n/R16R2对感病植株总DNA进行巢式PCR扩增、克隆和测序,得到16S r DNA序列。再用植原体在线分类鉴定工具i PhyClassifier以及MegaX软件分别进行序列分析和构建基于16S r DNA序列的系统进化树,确定病害病原物及其分类地位,通过在线分析软件MUSCLE比较相关序列的同源性。【结果】根据调查发现羽脉山黄麻丛枝病发生于大约101°35'—101°53'E和23°56'—24°20'N之间,主要是在低海拔400～600 m温度相对较高的干热河谷地区,说明高温有利于植原体病害的发生。该处连续3年发生此病害,2018年7月调查得知其平均发病率为38.9%,属中度危害。PCR扩增获得约1 246 bp的羽脉山黄麻丛枝病植原体16S r DNA序列(株系:TLWBYN01,登录号:MN513329)。分析表明TLWBYN01与翠菊黄化植原体(Candidatus Phytoplasma asteris)的参考菌株(M30790)相似度为99.8%,因此该植原体为‘Candidatus Phytoplasma asteris’相关菌株,属于16S r I组成员。TLWBYN01的F2nR2片段虚拟RFLP模型与16S r I-X亚组的参考模型番木瓜束顶植原体(登录号:JF781308)最为相似,相似系数为0.98,17种限制性内切酶的酶切图谱显示与16S r I-X参考株只有MseI不同,因此该植原体属于16S r I-X亚组的变种。比较得出TLWBYN01与16S r I-X亚组成员番木瓜束顶植原体(JF781308)和印度葫芦植原体(LT594117、LT594118)同源性分别为99.2%和99.6%。【结论】玉溪市新平县发现的羽脉山黄麻丛枝病属局部常发病害,中度危害,但一旦感染,就会严重影响植物生长。羽脉山黄麻丛枝植原体属16 Sr I组成员,也是报道较少的植原体16S r I-X亚组的一个变种,且羽脉山黄麻为新发现的植原体新寄主。     

枣疯病和泡桐丛枝病原植原体分离物的组织培养保藏和嫁接传染研究

分别从河北唐县赞皇大枣、辽宁凌源梨枣和河南濮阳扁核酸3个品种的枣疯病和来自山东、江西和北京的不同无性系的泡桐丛枝病树上采集丛枝枝条作为组织培养材料,获得的枣疯病和泡桐丛枝病组培苗皆表现典型的丛枝症状。其中感染植原体的赞皇大枣组培苗(Ft)和扁核酸组培苗(HPD)在未加任何激素的MS培养基和其它培养基交替继代培养1a以上仍能维持丛枝苗生长;而发病梨枣(LD)除产生丛枝外,还出现叶片黄化和植株矮化、枯梢等衰退症状。泡桐丛枝病植原体可在不同无性系组培苗上通过各种培养基交替和单纯的MS培养基继代培养,并已在实验室内连续保藏达10a,其引致丛枝症状的能力无明显的改变。用枣树Ft染病材料作接穗,以健康冬枣(DJ)和抗病婆枣(W14)砧木进行组培苗间嫁接传病试验,可使部分DJ和W14发病;而嫁接未发病的砧木多数像健苗一样正常生长。用感染山东泡桐丛枝病植原体ZD株系丛枝组培苗为接穗,嫁接健康泡桐无性系组培苗致使无性系MB33、TY2T和C125发病。用植原体16SrDNA通用引物进行PCR,确证了泡桐和枣树发病苗和嫁接发病组培苗体内存在植原体。用DAPI荧光显微镜技术比较组培苗韧皮部筛管中的植原体浓度,结果显示,Ft和嫁接发病冬枣(DJ-Ft)筛管中植原体浓度相对较高,但仍低于各泡桐无性系染病丛枝组培苗;HPD和LD浓度中等,而发病的W14砧木含有植原体的筛管数量较少、且浓度很低。在嫁接不成功或未发病的DJ和W14砧木组织及健康对照组织中皆检测不到植原体荧光。     

我国木本植物致病性土壤杆菌的分子检测和比较鉴定

根据根癌土壤杆菌Ti质粒的保守序列设计了2对引物,对我国不同木本植物上分离鉴定的10株致病性根癌土壤杆菌进行PCR,致瘤性根癌土壤杆菌(Agrobacterium tumefaciens)扩增出427 bp和338 bp的特异性DNA片段,而发根土壤杆菌(A.rhizogenes)仅扩增出338 bp片段,放线土壤杆菌(A.radiobacter)、丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae)和泡桐丛枝病植原体(phytoplasma)皆未有特异扩增带.用CYT/CYT'引物对也可鉴定T-DNA遗传转化瘤组织,而VirD2A/VirD2E可用于工程土壤杆菌株侵染能力鉴定.从北京通州杨树苗圃和河北廊坊桃园的病树冠瘿组织和土壤中经选择培养基分离菌株,然后PCR筛选出6个致病性根癌土壤杆菌菌株,而未能从施用过抗根癌生防制剂的北京玉渊潭公园樱花根癌病园中分离和鉴定出典型的致病根癌土壤杆菌株.将杨树根癌土壤杆菌菌株(CFCC1001)异戊烯基转移酶基因(ipt)片段克隆和序列测定结果显示与A.tumefaciens Ti15955菌株的ipt基因序列同源性为83.64%.用此片段制备的ipt cRNA基因探针进行斑点杂交和Northern blot,结果显示此探针与杨树根癌土壤杆菌以及玫瑰、樱花、海棠、桃树等木本植物上分离鉴定的致病土壤杆菌菌株所扩增出的427 bp片段都有明显杂交信号,但与引起泡桐丛枝病植原体染色质和染色质外DNA均未有明显杂交信号.     

水曲柳促生蜡样芽胞杆菌SQL0164的分离鉴定及其根表定殖分析

【目的】以水曲柳促生细菌(蜡样芽胞杆菌SQL0164)为研究对象,揭示菌株SQL0164在水曲柳根部定殖的动态变化规律,明确其与定殖相关的生物学性状。【方法】梯度稀释法分离纯化细菌菌株;灌根接种细菌分离物至苗期水曲柳植株,筛选促生效果显著的菌株;通过16S rRNA基因序列系统发育分析与生理生化反应鉴定促生菌株SQL0164的分类学地位;采用平板菌落计数与扫描电镜确定菌株SQL0164在水曲柳根表的定殖量与定殖位点;在不同培养基中观测菌株SQL0164形成的生物膜形态,采用结晶紫染色法对生物膜进行定量;离体条件下,检测菌株SQL0164的运动性。【结果】筛选出对水曲柳促生效果显著的菌株SQL0164,与对照相比,经菌株SQL0164处理21 d的水曲柳幼苗的鲜质量和株高分别增加了51.2%与15.4%;经鉴定,菌株SQL0164为蜡样芽胞杆菌;菌株SQL0164能够通过形成微菌落定殖于水曲柳根表皮细胞表面,且在水曲柳根表的定殖量随着寄主的生长呈现逐渐增加的趋势;菌株SQL0164在0.1×TSB、0.1×LB、MSGG以及0.5×NB培养基中能够形成致密的漂浮型生物膜,在LBGM培养基中培养72 h后,菌株SQL0164形成的潜底型生物膜的生物量最高;菌株SQL0164的菌落分别于接种后8.5 h和24 h遍布整个swimming与swarmming平板,显示出该菌株具有显著的运动能力。【结论】蜡样芽胞杆菌SQL0164能够显著促进苗期水曲柳植株的生长,该菌株能够通过形成微菌落稳定定殖于水曲柳根表皮细胞表面,且其定殖量随着寄主的生长呈现逐渐增加的趋势,离体条件下,菌株SQL0164表现出显著的生物膜形成能力与运动能力。