基于无毒基因的晚疫病菌指纹类型与致病型关系研究

由致病疫霉Phytophthora infestans(Mont)de Bary引起的晚疫病是马铃薯生产上可导致绝收的世界性病害,在我国各地均有发生和流行[1].传统的致病型鉴别只局限于表型上的分析,无法对复杂多变的晚疫病菌致病型变化进行快速准确的预测,因此有必要探索新的方法来弥补常规手段的不足,以便更加准确有效地监测其变化趋势.晚疫病菌与寄主马铃薯这一病理体系中的单一抗性基因和相应的无毒基因符合典型"基因对基因"学说,因此基于抗病基因与无毒基因的关系对晚疫病菌分类将更为科学和实用.到目前为止,已知的晚疫病菌无毒基因序列有Avr1、Avr2、Avr3a和Avr4[2,3].本研究试图分析晚疫病菌基于无毒基因的指纹类型与马铃薯鉴别品种划分的致病型之间是否存在对应关系,以期进一步了解病原菌群体结构特征及遗传变异本质,从而更好地指导抗晚疫病育种和品种的合理布局.     

油菜茎基溃疡病菌LAMP-LFD检测方法的建立

本文基于环介导等温扩增技术与横向流动试纸条相结合的方法,建立了一种应用于油菜茎基溃疡病菌(Leptosphaeria maculans)的LAMP-LFD快速检测方法。以油菜茎基溃疡病菌的ITS基因序列为靶序列,设计出一套用于LAMP-LFD检测的引物和探针,优化了反应体系与反应条件(63℃,35 min)。结果表明:只有油菜茎基溃疡病菌出现阳性条带,其他参照菌株和阴性对照均未出现阳性条带,说明LAMP-LFD检测特异性强;灵敏度检测表明,对油菜茎基溃疡病菌的检测极限可低至114 fg/μL,灵敏度比传统PCR高10倍;该方法可从进境船载油菜籽样品中成功检测出油菜茎基溃疡病菌,检测结果与传统的鉴定方法一致。LAMP-LFD检测方法能够快速检测油菜茎基溃疡病菌,具有简便、灵敏、特异性高,不依赖特殊检测设备等优点,极具推广前景。     

加拿大进境油菜籽加工过程中油菜茎基溃疡病菌的检测与鉴定

从加拿大进境油菜籽中随机选取船载油菜籽、筒仓油菜籽、菜籽粕和下脚料4类加工过程的样品调查油菜茎基溃疡病菌的发生情况。结果表明,18份船载油菜籽、7份筒仓油菜籽和11份下脚料样品的油菜茎基溃疡病菌PCR检测都呈阳性,而8份菜籽粕样品全为阴性。3份阳性样品的病原菌分离、鉴定与致病性测试结果证实了PCR的检测结果。     

进境澳大利亚大麦夹杂油菜茎基溃疡病菌的检疫鉴定

采用常规平板分离法, 从进境澳大利亚大麦中夹杂的油菜籽上获得1株疑似油菜茎基溃疡病菌的菌株01829?通过致病性测定?形态学观察?特异性引物扩增?ITS序列比对分析, 对01829进行了种类鉴定?结果表明:菌株01829在PDA培养基上生长较慢, 菌落边缘不整齐, 产生大量分生孢子器和分生孢子; 采用特异性引物对LMR1-D和Lmb分别进行PCR检测, 结果均有预期扩增片段产生; 基于ITS序列构建的系统发育树中, 菌株01829和GenBank中其他油菜茎基溃疡病菌相关序列聚在同一分支; 菌株01829接种油菜子叶和茎基部, 在子叶和茎基部接种部位分别引起叶斑和凹陷溃疡斑?根据上述试验结果, 将菌株01829鉴定为油菜茎基溃疡病菌, 这是我国口岸首次从进境澳大利亚大麦中截获油菜茎基溃疡病菌?     

禾谷类白粉菌无毒基因研究进展

基因对基因假说阐明了病原菌无毒基因(avirulence gene,Avr gene)与寄主植物抗性基因(resistance gene,Rgene)相互识别和互作的关系。禾谷类白粉菌无毒基因产物作为重要的激发子,能够与其寄主R基因产物发生特异性互作,诱导植物细胞防卫反应。为了更加深入地了解这些无毒基因的作用,作者总结了最近关于AVRa1、AVRa10、AVRa13、AVRk1、AvrPm2和AvrPm3a2/f2等已克隆无毒基因的研究进展,讨论了它们作为效应蛋白(effector)或激发子的双重功能,在毒性菌株中的变异规律,与其对应R基因之间的互作模型,以及与转座子等重复序列之间的关联等。本文还对无毒基因研究方法的改进和未来的研究方向提出了建议。     

进境油菜籽中黑胫病菌和茎基溃疡病菌的检测

为准确鉴定从进境澳大利亚油菜籽样品中分离的真菌分离物,利用形态学特征、PCR检测、序列分析以及致病性测试等方法对分离物6382-43和6382-51进行了鉴定试验。结果表明,分离物6382-43的形态特征和油菜茎基溃疡病菌Leptosphaeria maculans相似,菌丝生长较慢,菌落边缘不规则,不产生色素。油菜茎基溃疡病菌特异性引物LmacF/LmacR检测为PCR阳性;ITS区序列和油菜茎基溃疡病菌的序列相似性为99.8%;接种幼嫩油菜子叶产生油菜茎基溃疡病的典型症状。分离物6382-51的形态特征和油菜黑胫病菌L.biglobosa相似,菌丝生长较快,菌落边缘规则,产生色素;油菜黑胫病菌特异性引物LbigF/LmacR检测为PCR阳性;ITS区序列和油菜黑胫病菌的序列相似性为100%;接种幼嫩油菜子叶产生油菜黑胫病的典型症状。根据分离物的形态特征、PCR检测结果、序列分析以及致病性测试结果,将进境澳大利亚油菜籽样品中的真菌分离物6382-43和6382-51分别鉴定为油菜茎基溃疡病菌Leptosphaeria maculans和油菜黑胫病菌L.biglobosa。     

油菜茎基溃疡病菌DPO-PCR检测方法的建立

根据油菜茎基溃疡病菌ITS基因序列,设计特异性DPO引物,建立检测油菜茎基溃疡病菌的DPO-PCR检测方法,并对其特异性、灵敏性进行评价。结果显示与常规PCR检测方法相比,DPO-PCR反应对退火温度不敏感,具有更强的特异性。利用该方法对10批油菜籽样品进行检测,共检出5批阳性样品,检测结果与常规PCR一致,为油菜茎基溃疡病菌的检测提供了新方法。     

油菜籽中油菜茎基溃疡病菌基因组DNA提取方法对比

比较磁珠法、离心柱法、CTAB法及快速DNA裂解检测试剂对油菜籽中油菜茎基溃疡病菌的检测结果,综合考虑各提取方法的效率及成本。结果显示离心柱法性价比最高,快速DNA裂解检测试剂对油菜籽中油菜茎基溃疡病菌快速筛查具有更佳的应用价值。     

番茄与叶霉菌互作的分子机理

 番茄和叶霉菌(Cladosporium fulvum Cooke)系统是研究植物和病原物互作分子机理的模式系统。4个叶霉菌无毒基因已被克隆。这些无毒基因编码含偶数个半胱氨酸的小分子量蛋白,在叶霉菌毒性菌株中的存在与否及存在方式各不相同。Avr4具有几丁质结合活性;而Avr9可能在叶霉菌氮素代谢中起调节作用。7个具有功能的番茄抗叶霉菌Cf基因已被克隆。它们与其同源基因一起以基因簇形式存在于复合基因座中,其成员称为Hcr (homologues of C. fulvum resistance gene Cf)基因。Cf蛋白定位于细胞质膜,但主体在膜外,主要结构域为富含亮氨酸重复(LRR)和跨膜结构域。LRR重复单元数目以及N端序列决定了Cf蛋白对Avr的识别特异性。Cf对Avr的识别遵守"保卫"假说。在Cf-2对Avr2的识别系统中,蛋白酶Rcr3为"被保卫"蛋白。Cf识别Avr后迅速激活下游信号传导和防卫反应,包括过敏性反应的产生和氧化迸发,以及K⁺离子通道、各类蛋白激酶、SGT1、硫氧还蛋白及磷脂酸途径的活化。温度、湿度和光照等环境条件显著影响Cf介导的过敏性反应和抗病性。不同Cf对Avr的识别机理及其下游信号传导途径有显著差别。     

大麦白粉病菌遗传学研究进展

大麦白粉病是由布氏白粉菌属大麦专化型活体寄生菌Blumeria graminis f.sp.hordei（Bgh）引起的真菌病害,在全球大麦种植区普遍发生,危害日趋严重。大麦白粉病菌与寄主之间存在着“基因对基因”的关系,分化为不同的生理小种或致病型。由于病原菌基因突变、重组和流动以及寄主的选择作用,大麦Bgh种群毒性、致病型频率和分布不断发生变化。随着分子生物学技术飞速发展,应用分子标记已对30多个Bgh无毒基因位点进行了连锁作图分析,已克隆了Bgh无毒基因AVRk1和AVRa10,Bgh全基因组测序现已完成。文章综述了大麦白粉病菌的侵染循环、遗传分化及其无毒基因的定位、克隆和致病机制研究进展,并探讨了基于病原菌毒性进化和基因组解码信息获得持久控制大麦白粉病的有效手段。     

野油菜黄单胞菌AvrXccE1是一个毒性/无毒性双功能Ⅲ型效应蛋白

植物病原细菌通过III型分泌系统将大量的效应蛋白分泌到宿主细胞内,从而抑制宿主的先天免疫。效应蛋白Avr Xcc E1广泛存在于黄单胞菌中,然而关于Avr Xcc E1具体的作用机理尚不清楚。本研究利用野油菜黄单胞菌野油菜致病变种(Xanthomonas campestris pv.campestris,Xcc)和拟南芥互作模式系统,发现来自Xcc8004菌株的效应蛋白Avr Xcc E1对于Xcc8004在拟南芥上的全毒性是必须的,并且Avr Xcc E1可以抑制病原细菌鞭毛蛋白Flg22诱导的FRK1(Flg22-induced receptor-like kinase)基因表达,但并不抑制Flg22诱导的M AP激酶活性。通过Avr Xcc E1与GFP蛋白的融合表达,证实效应蛋白Avr Xcc E1定位在细胞膜上,并且细胞膜定位对于Avr Xcc E1在拟南芥上发挥毒性功能和在大白菜品种"中白83"上发挥无毒功能是必须的。     

受玉米大斑病菌侵染后玉米抗感近等基因系SOD动态变化的研究

 以玉米抗、感大斑病菌近等基因系为材料,研究了玉米抗病系和感病系在接种玉米大斑病菌后SOD活性和SOD同工酶谱的动态变化。结果发现,在病原菌侵染初期携带显性抗病单基因的抗病系SOD活性一般呈下降趋势,明显地低于不携带任何已知抗病基因的感病近等基因系;在病原菌侵染中、后期却较大幅度上升,反而逐渐明显地高于感病近等基因系。在HZ1遗传背景中Rf值为0.25的SOD同工酶酶带,与Ht2和HtN等抗病基因的作用有关。本文认为SOD及有关活性氧代谢在玉米对大斑病菌抗性中可能具有重要的作用。     

植物对病原菌的防卫反应

植物对病原菌的防卫反应ＣｈｒｉｓＢｏｗｌｅｒ等植物与病原菌之间有亲和和不亲和两种类型的关系。不亲和关系（抗病寄主，无毒病原菌）常常表现过敏反应（在病原菌穿透位点局部植物细胞坏死），这种过敏反应可以阻止病原菌进一步扩展到其他细胞。在亲和反应（感病寄主，...     

RxLR效应因子Avr3a、Avr4和IPI-O在中国致病疫霉菌株中的组成

 由致病疫霉(Phytophthora infestans)引起的马铃薯和番茄的晚疫病是一种世界范围内的重要病害。在致病疫霉与寄主的互作过程中,效应因子对于病原物能否成功入侵与定殖起到了关键作用。本研究检测了来自中国马铃薯主产区的37株致病疫霉菌中编码Avr3a, Avr4和IPI-O三种效应因子的基因组成,研究发现来自国内的所有供试菌株中只有1株分离自马铃薯的和2株分离自番茄的致病疫霉含有无毒基因Avr3a(编码Avr3a^KI),其余菌株均含有avr3a(编码Avr3a^EM);所有菌株中都仅含有编码截断蛋白的avr4;从37株国内菌株中共检测到了25种ipiO变异型,其中20种为新变异型,聚类分析的结果表明这些变异型仍属于已报道的三类ipiO,而且大部分ipiO变异型为无毒型,可以被抗性基因Rpi-blb1识别。该研究结果表明avr3a和avr4普遍存在于中国致病疫霉菌株中,推测大部分菌株可以克服R3a和R4抗性基因;而ipiO的无毒变异型仍然普遍存在于国内致病疫霉群体中,可以被马铃薯含有的抗性基因Rpi-blb1识别。     

拟南芥的抗病信号传导途径

 拟南芥是研究植物与病原物相互作用的模式植物。植物感病和抗病取决于病原物无毒基因产物和寄主抗病基因产物的识别,以及随后的相关防卫反应的激活。在拟南芥的抗病过程中,水杨酸、茉莉酸、乙烯等信号分子都不同程度地参与着抗病过程中的不同环节,起着非常重要的作用。由于这些信号分子在对不同病原菌的抗性中的作用存在差异,因而将抗病信号传导分为依赖于水杨酸和依赖于茉莉酸/乙烯的途径。本文将着重讨论这些信号分子在植物系统获得抗性以及诱导系统抗性中的作用。     

病原细菌无毒基因avrD介导的抗赤星病转基因烟草

 利用从病原细菌Pseudomonas syringae pv.tomato中获得的无毒基因avrD片段与病原菌诱导型的特异启动子PⅠⅡ、CHS和PAL构建成表达盒,通过土壤农杆菌分别转化烟草品种K326和Bottom Special。经烟草赤星病菌孢子定量接种转基因植株及其离体叶片,筛选到一批高抗植株。Southern分子杂交检测证明,启动子-avrD嵌合基因已整合到寄主染色体并获得表达。     

新西兰种子认证与植物检疫风险控制体系

从种子产前信息登记、产中田间管理及产后精选、储运、溯源和标签管理等方面介绍了新西兰种子管理及认证情况,通过对第3方认证机构等单位的考察及田间调查,了解了新西兰种子检疫监管体系和监管措施,了解了新西兰油菜茎基溃疡病菌发生与防控情况,对我国种子认证及植物检疫风险防控具有借鉴意义。     

茎基腐亚洲镰孢菌侵染抗感小麦品种的组织病理学观察

小麦茎基腐是由多种镰孢菌侵染的世界性土传病害,亚洲镰孢菌(Fusarium asiaticum)是我国冬小麦主产区茎基腐镰孢菌的优势种群,对小麦生产造成巨大损失。本研究利用绿色荧光蛋白报告基因标记亚洲镰孢菌,研究其侵染抗感小麦的病理组织学过程,建立了茎基腐病菌与寄主互作的直观性的研究体系,对病害防治及抗病育种具有重要意义。基于PEG-CaCl_2介导原生质体转化法将gfp导入亚洲镰孢菌株CF0915,对转化子进行荧光表达、PCR验证、遗传稳定性、生长特性及致病力分析,选取与野生型表现相近的转化子进行侵染分析。结果表明,绿色荧光蛋白基因(gfp)与潮霉素基因(hyg)PCR扩增表明gfp已整合入真菌基因组中,转化子菌丝与分生孢子表现强烈绿色荧光信号,gfp能够在转化子中稳定遗传,菌落形态、生长速度及致病力与野生型菌株无显著差异;将gfp标记病菌分生孢子接种感病品种1 d后,大量孢子附着于根毛及根表皮细胞开始萌发,接种2 d后观察到抗性品种分生孢子萌发;感病品种接种3 d后,菌丝直接侵入表皮细胞或沿表皮细胞间层定殖生长,扩展至皮层组织,8 d后菌丝从根部迅速扩展至茎基部,至第10 d大量菌丝充塞根皮层细胞,叶鞘维管束也被菌丝侵染,并产生大量大型分生孢子,植株表现褐色病斑,14 d后根部及茎维管束被大量菌丝体填充,而后产生大量厚垣孢子,至25 d大部分感病品种幼苗萎蔫死亡;与感病品种相比,抗性品种在整个侵染过程中表现时间滞后。本研究对引起茎基腐病的亚洲镰孢菌侵染小麦的组织学过程观察,为病菌致病机理的阐释及抗病资源的利用提供了重要理论依据。     

番茄茎腐病菌的分子鉴定及致病力检测

本研究采用形态学观察、核糖体DNA转录间隔区(ITS)克隆、系统发育树和致病力检测等方法对河南周口地区番茄茎腐病菌进行分子鉴定和致病力检测,以期为茎腐病的抗病育种及病害防治提供一定的理论依据。形态学观察结果显示,从周口地区番茄上分离的茎腐病病原菌属于镰孢属,ITS序列分析及系统进化树分析进一步确定其为茄镰孢,分离物与茄镰孢福建分离物(JN232141.1)亲缘关系最近,聚在一个进化支上,致病力检测结果表明在测试的植物中该病菌对茄科植物龙葵的致病力最强,该病菌寄主范围广,可侵染茄科、十字花科多种植物。     

CLIMEX-GIS预测大豆北方茎溃疡病菌在中国的潜在分布

大豆北方茎溃疡病菌是大豆的重要病原菌,广泛分布于世界主要大豆产区,造成严重的产量和品质损失。本文应用生物模型CLIMEX结合GIS软件预测大豆北方茎溃疡病菌在中国的适生区,并根据EI值划分相应的适生等级。结果表明,大豆北方茎溃疡病菌在我国绝大部分地区适合生长,其中东北地区、华北地区和云贵高原地区处于中适生区或高适生区。该菌在我国还未报道,通过分析其在我国潜在分布区对于防止病菌的传入、传播和蔓延有重要的检疫意义。