辣椒CaRKNIF2基因的诱导表达特征及RNAi效应分析

[目的]明确在多种植物病原物和植物激素处理下,辣椒CaRKNIF2基因的诱导表达特性,分析CaRKNIF2基因的抗根结线虫功能.[方法]以辣椒‘HDA149’为试材,分别接种南方根结线虫毒性群体、烟草花叶病毒(TMV)、辣椒青枯病菌、辣椒疫霉病菌以及信号分子水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJA),实时荧光定量PCR分析了辣椒CaRKNIF2基因的诱导表达模式和特征;构建了含CaRKNIF2基因片段的RNAi载体,通过烟草脆裂病毒介导的基因沉默(VIGS)同源沉默辣椒CaRKNIF2基因,来评价CaRKNIF2基因沉默的辣椒植株对线虫侵染的应答效应.[结果]信号分子MeJA抑制CaRKNIF2的表达,但TMV、辣椒青枯病菌、辣椒疫霉病菌以及信号分子水杨酸(SA)能快速而显著地诱导CaRKNIF2的表达,而毒性南方根结线虫对CaRKNIF2的表达则基本无影响;CaRKNIF2基因沉默的辣椒植株接种非毒性南方根结线虫后根部卵块数明显增加.[结论]这些结果为进一步解析CaRKNIF2的调控功能提供了重要的证据.     

象耳豆根结线虫对抗病番茄品种VFNT的致病性研究

 象耳豆根结线虫是近年在我国发现的一种扩散迅速、寄主广泛、致病性强的根结线虫。为探究象耳豆根结线虫的强致病性原因,本研究用象耳豆根结线虫和南方根结线虫分别接种抗线虫番茄品种VFNT和感病番茄品种Rutgers,30 d后象耳豆根结线虫对VFNT和Rutgers的累计侵入率分别为14.1%和19.2%、虫瘿率为62.5%和81.6%,而此时南方根结线虫累计侵入率为0%和18.8%、虫瘿率为0%和68.5%,象耳豆根结线虫的侵染力和致病力显著强于南方根结线虫;通过侵染抗病番茄品种VFNT的病理切片以及根尖侵染早期胼胝质、活性氧染色发现象耳豆根结线虫的侵染不会激活Mi-1基因诱导的特异性抗性,在侵染早期南方根结线虫引起的胼胝质沉积量在72 h最大,是象耳豆根结线虫的2.0倍;体外H₂O₂应激测试发现,H₂O₂浓度为10～80 μmol·L^-1象耳豆根结线虫对H₂O₂的耐受性显著强于南方根结线虫。象耳豆根结线虫具有强致病性的原因可能是:具有更强的侵染力和活性氧耐受力;侵染不会激活Mi-1基因诱导的特异性抗性且侵染引起的胼胝质的积累量较低。     

南方根结线虫中国分离群体种内变异分析

为调查我国不同地区和不同寄主上的根结线虫Meloidogyne spp.种类分布以及群体变异情况,基于酯酶和苹果酸脱氢酶同工酶图谱及SCAR分子标记技术对2017—2019年从6省19种植物根部组织分离到的40个根结线虫群体进行鉴定,针对南方根结线虫M.incognita群体分别通过寄主鉴别法进行生理小种鉴别,利用携带Mi抗性基因的番茄进行毒力测试,对2龄幼虫的口针长度和体长进行测量,并对核糖体ITS和线粒体Nad5基因序列进行比较分析。结果显示：根结线虫分离群体经鉴定包括38个南方根结线虫群体和2个象耳豆根结线虫M.erterolobii群体;38个南方根结线虫群体中有35个群体被鉴别为1号生理小种,其余3个群体被鉴别为2号生理小种;发现1个南方根结线虫群体CN19可在携带Mi抗性基因的番茄上侵染繁殖,为毒性群体,其余群体无法进行侵染和繁殖,为无毒群体。南方根结线虫群体2龄幼虫的口针长度和体长均差异较大,而不同寄主来源分离群体的ITS和Nad5基因序列也存在一定变异。基于ITS和Nad5基因序列构建的系统发育树将所有根结线虫群体归为南方根结线虫和象耳豆根结线虫组成的2个独立分支,但不能确定南方根结线虫不同群体的分子进化与其寄主来源和地理分布之间的相关性。     

茄子砧木根系苯丙烷类代谢与抗南方根结线虫水平的关系

采用盆栽幼苗人工接种方法,研究南方根结线虫侵染对茄子砧木幼苗根系苯丙氨酸解氨酶(PAL)、酪氨酸解氨酶(TAL)及多酚氧化酶(PPO)活性和总酚、木质素含量的影响.结果表明,无论是否遭受南方根结线虫侵染,幼苗根系PAL、TAL、PPO活性及总酚、木质素含量均以托鲁巴姆显著高于赤茄.虽然南方根结线虫侵染使2个茄子砧木幼苗根系苯丙烷类物质含量及相关酶活性均有所增加,但以托鲁巴姆增幅较大,其PAL、TAL、PPO活性及总酚、木质素含量的最大增幅较对照分别高67.87%、82.13%、32.19%、62.14%和20.91%,而赤茄仅分别较对照高47.13%、45.52%、18.08%、35.38%、14.86%.整个侵染进程中,托鲁巴姆始终表现出强烈的抗性反应,而赤茄除在初次侵染前期表现出一定的抗性反应外,其余时间反应较弱,尤其在遭受二次侵染时,抗性反应显著低于初次侵染.表明苯丙烷类代谢产物及关键酶与茄子砧木抗南方根结线虫水平密切相关.     

南方根结线虫对生姜生长及内源激素的影响

 试验结果表明,南方根结线虫侵染生姜后,首先损伤根系,进而显著降低生姜植株的株高、地上鲜重、根系鲜重和根茎重,减产47.96%。南方根结线虫侵染可使生姜叶片中赤霉素(GA)、吲哚乙酸(IAA)、玉米素核苷(ZR)含量显著降低,感病生姜的脱落酸(ABA)则表现为前期降低,后期增加的趋势,并促使叶片中GA/ABA的迅速下降,严重影响了生姜的生长,使感病植株矮小、叶片黄化,提前衰老。感病生姜根茎GA、IAA、ZR、ABA的变化规律与叶片相似,但9月份ZR、IAA含量的迅速上升,与根结线虫建立侵染据点、形成巨型细胞,从而造成根茎的局部疣裂有关。南方根结线虫侵染可引起病株根系GA/ABA升高以及GA含量在生长后期上升,促进营养物质向根部运输,从而造成根系的补偿性生长;但IAA和ZR含量的下降不利于根结线虫建立侵染据点,不能在根系中形成过多的根结。     

活性氧与木质素对细菌Sneb825诱导番茄抵抗南方根结线虫侵染的响应

 根结线虫病严重威胁各类蔬菜作物的生产,是世界上最难防治的土传病害之一。利用生防细菌能够有效地控制蔬菜根结线虫种群数量并降低危害。荧光假单胞菌Sneb825是本实验室筛选出的对南方根结线虫病具有较高防效的生防细菌。本研究通过盆栽试验、裂根试验和温室试验验证了荧光假单胞菌Sneb825诱导番茄抗南方根结线虫侵染的防治效果;通过酶联免疫法(ELISA)和实时荧光定量PCR检测了番茄根系内活性氧与木质素含量及其相关基因表达量的变化。研究发现,Sneb825菌株发酵液不但能够有效降低南方根结线虫对番茄的侵染,而且对番茄植株有显著的促生作用。Sneb825菌株发酵液灌根处理并接种南方根结线虫二龄幼虫后,番茄根系内活性氧(10 dpi)和木质素含量(5 dpi)显著高于空白对照;活性氧合成相关基因RBOH1(10 dpi)和过氧化物酶基因Ep5C(10 dpi)以及木质素合成相关基因Tpx1(5 dpi)的表达量均达到最高值。研究结果表明活性氧和木质素的大量积累是荧光假单胞菌Sneb825诱导番茄抑制南方根结线虫侵染的防御对策之一。荧光假单胞菌可以有效的防治根结线虫病,在农业生产实践中具有潜在的应用前景。     

生姜对南方根结线虫侵染的生理生化反应

 本试验就生姜感染南方根结线虫后几种生理生化指标的变化进行了研究.结果表明,接种南方根结线虫后,生姜体内各种生理生化指标主要在初次侵染前期和二次侵染前期表现出一定的反应,其余时间则基本丧失这种反应,且生姜不同部位对南方根结线虫侵染的反应程度也有很大差异,以叶片的反应最为剧烈,根系次之,根茎反应最弱.结合南方根结线虫的生活周期,本文提出了生姜对南方根结线虫的生理生化反应主要表现在侵染初期,对再次侵染则部分丧失敏感性的论点.     

Cf-2/Rcr3pim番茄品系对南方根结线虫的抗性测定

Cf-2/Rcr3~(pim)基因型番茄不仅能够抵御番茄叶霉菌的侵染,而且对马铃薯金线虫的寄生也有一定的抑制效果。为挖掘根结线虫的新抗性资源,本研究采用室内人工接种法测定了Cf-0/Rcr3~(pim)、Cf-2/Rcr3-3和Cf-2/Rcr3~(pim)基因型番茄品系对南方根结线虫的抗感性。抗性评价结果显示,Cf-0/Rcr3~(pim)品系对南方根结线虫表现高感,Cf-2/Rcr3-3品系为中感,而Cf-2/Rcr3~(pim)品系则为感病。与Cf-0/Rcr3~(pim)和Cf-2/Rcr3-3基因型相比,Cf-2/Rcr3~(pim)基因型番茄品系虽然对南方根结线虫侵染的敏感性略低,但是不能阻止线虫在根系上的大量繁殖,不适于根结线虫的防控应用。     

红麻根结线虫生活习性及防治研究

研究表明,我国红麻上的根结线虫有南方根结线虫(Meloidogyne incognita)1号和2号小种,爪哇根结线虫(M.javanica)和花生根结线虫(M.arenaria)2号小种,南方根结线虫是优势种。它们都不为害棉花、花生、小麦、芝麻和苎麻,对高粱和玉米为害极轻。丝瓜、西瓜、番茄和空心莲子草为其共同寄主。南方根结线虫还侵染大豆、豇豆、苦瓜、菜瓜、南瓜、茄子、辣椒、烟草、黄麻、甘薯、黄瓜、白菜、莴苣、菜豆和扁豆等作物。红麻根结线虫的二龄幼虫主要分布在0～40cm 土层内,砂壤土中的线虫密度大于黄壤土。病原线虫以卵和二龄幼虫主要在病株残体中越冬。实行轮作、清除病残和药剂处理土壤是防治本病的有效措施。     

氟吡菌酰胺对南方根结线虫的作用效果

为明确琥珀酸脱氢酶抑制剂类(SDHI)杀线剂氟吡菌酰胺对南方根结线虫Meloidogyne incognita的作用效果,在室内盆栽条件下研究不同剂量、不同施药时期该药剂对线虫侵入、根结和雌虫数量以及产卵量的影响。结果显示:在黄瓜幼苗移栽前进行土壤处理,氟吡菌酰胺施用剂量为31.25μg/株时,每株2龄幼虫侵染数量和根结数量分别为11.3条和6.4个,相比对照处理显著减少;在接种南方根结线虫后0～11 d,以施药量为125μg/株的氟吡菌酰胺进行灌根时,可大幅减少根结数量,每株根结数量减少至12.8～22.5个,同时,施药后根系内未见成熟雌虫产生;在接种后15 d,以施药量为250μg/株的氟吡菌酰胺进行灌根时,可大幅减少根内成熟雌虫数量,每株雌虫数量减少至16.9条;接种后20 d施药,施药量为500μg/株时可大幅减少根部产生的根结线虫卵块数量,每株卵块数量减少至18.9个。表明氟吡菌酰胺能抑制土壤内线虫对黄瓜根系的侵染并抑制根内线虫发育,但随着施药时间的推迟,防治已侵入根系的线虫需增加施药剂量,在生产上使用氟吡菌酰胺防治根结线虫病应在作物移栽前或线虫侵染早期施药效果更好。     

酸黄瓜南方根结线虫病抗性的解剖学及其细胞学研究

为探明酸黄瓜南方根结线虫病抗性的内在机理,以抗病材料酸黄瓜与感病材料北京截头为试材,对南方根结线虫侵入与幼虫发育、根的解剖学及线虫侵入诱导形成的取食位点的细胞学结构进行了比较研究。结果表明,抗病材料酸黄瓜根系中线虫侵入率极显著低于感病材料北京截头(P0.01),酸黄瓜能够有效抵抗南方根结线虫的侵入;抗、感材料根系中雌雄虫个体比例分别为1∶12和1∶5(P0.01),抗性反应能够抑制线虫取食和幼虫发育;酸黄瓜根的解剖结构与普通栽培黄瓜相似,酸黄瓜的根不具有结构抗性;抗病反应中细胞发生过敏性坏死,感病反应中无此类现象发生。抗侵入、抑制取食和坏死反应是抗病材料酸黄瓜抗性反应的主要特征。     

寄生于南方根结线虫卵的长梗木霉几丁质酶基因TlChi46的克隆

为进一步筛选高效寄生线虫真菌和阐明其寄生线虫卵的机理,本研究从湖北省烟草南方根结线虫雌虫分离到1株具高效生防潜力的菌株HBF1。形态学、rDNA-ITS和翻译延长因子tef1-α序列分析鉴定该菌为长梗木霉菌Trichoderma longibrachiatum,其对南方根结线虫卵第10 d寄生率为80.45%。通过简并引物设计和RACE技术克隆其几丁质酶基因,分析该基因序列及与其他几丁质酶的同源性。该菌是1株可以产生几丁质酶的南方根结线虫卵寄生真菌,第10 d几丁质酶的活性达到高峰,为24.88μmol/h/mL。本研究首次从长梗木霉HBF1菌株中克隆到1个几丁质酶基因TlChi46,该基因DNA全长1 793 bp,含3个内含子和1个1 272 bp的开放阅读框,编码423个氨基酸,理论分子量45.9 kDa,等电点5.23。同源性比对表明和昆虫寄生菌几丁质酶的亲缘关系较远。从长梗木霉HBF1中克隆得到的几丁质酶基因编码的几丁质酶的功能域可供进一步研究,高效产几丁质酶并有效寄生南方根结线虫卵的长梗木霉对南方根结线虫具有良好的生防潜力。     

防治南方根结线虫的根瘤内生细菌的筛选及鉴定

根结线虫的严重发生给农作物生产造成巨大经济损失，生物防治是控制该病的一种安全有效措施。本研究从448株根瘤内生细菌分离株中筛选出3株对南方根结线虫有较好防效的生防细菌Sneb1994、Sneb1995和Sneb2000，3个菌株发酵滤液对南方根结线虫2龄幼虫（J2）均有高毒杀活性，处理24 h校正死亡率达85%以上，同时对卵孵化具有抑制作用，并可促进番茄种子生长。盆栽试验结果表明，3个菌株发酵液灌根处理均能显著减少根结数和卵囊数，相对防效为37.95%~44.51%，同时促进番茄植株的生长。经形态特征、生理生化特性和16S rDNA序列分析，鉴定菌株Sneb1994、Sneb1995和Sneb2000分别为氧化微杆菌Microbacterium oxydans、油菜假单胞菌Pseudomonas brassicacearum和蜡样芽胞杆菌Bacillus cereus。氧化微杆菌为首次报道对根结线虫有效的生防菌株。这些根瘤内生细菌菌株的发掘，为植物线虫病害的生物防治提供了新的微生物资源。     

根结线虫种群的线粒体DNA分析

 在同工酶和形态学鉴定的基础上,利用引物#C2F3和#1108对42个根结线虫种群线粒体DNA (mtDNA)中的COⅡ和LrRNA间区域进行特异性PCR扩增,35个种群的扩增产物约为1.7kb,其中29个是南方根结线虫,6个是爪哇根结线虫;3个花生根结线虫种群的扩增产物约为1.1kb;1个种群的扩增产物约为0.7kb,为根结线虫属在中国的新记录种;3个北方根结线虫种群的扩增产物约为0.5kb。用单条2龄幼虫提取物作模板得到的结果与大量提取DNA作模板的结果相同。为了区分产生相同大小片段的南方根结线虫和爪哇根结线虫,用限制性内切酶HinfⅠ对扩增产物进行酶切,结果表明:所有供试的南方根结线虫都可以被HinfⅠ酶切,且产生约1.3和0.4kb的2个限制性片段;但供试的爪哇根结线虫种群不能被酶切。由此表明,利用mtDNA PCR及酶切实验可以作为快速而准确地鉴定常见根结线虫的方法。     

水稻miR444b.2调控稻瘟病抗性及分蘖

microRNA(miRNA)是一类长度在20~24 bp的保守小RNA分子,广泛存在于真核生物中,参与调控生长发育及抗逆、抗病等反应。在前期研究中,我们对比感病和抗病水稻材料在接种稻瘟病菌前后miRNA的累积量,发现miR444b.2的累积量变化在抗病和感病材料间存在显著差异,但其在水稻对稻瘟病抗性中的作用尚不清楚。本文进一步对水稻感病和抗病材料接种稻瘟病菌,通过检测不同时间点miR444b.2及其靶基因的累积量来分析miR444b.2与水稻稻瘟病抗性的关系;同时,构建过表达miR444b.2的转基因水稻材料,对转基因材料进行了抗性分析及农艺性状分析。结果表明,在稻瘟病菌开始侵染水稻的24 h内,随着侵染时间的增加,miR444b.2在感病材料中的累积量也随之增加,而在抗病材料中的累积量则逐渐降低;相反,miR444b.2的靶基因中,MADS盒家族基因在感病材料中的转录受到抑制或变化不大,在抗病材料中的表达明显增加,与miR444b.2的累积量变化趋势相反,提示miR444b.2可能通过调节MADS盒家族基因的表达量来调控稻瘟病抗性。而且,过表达miR444b.2的转基因植株变得更加感病,主要表现为:与对照相比,叶片发病病斑数量增多、病斑面积增大、防御相关基因转录水平变低;而miR444b.2的靶基因在过表达miR444b.2的转基因植株中的转录水平显著降低。此外,miR444b.2过表达植株的分蘖数较对照减少。这些结果说明,miR444b.2通过调控MADS盒家族基因来负调控稻瘟病抗性及调节水稻分蘖。     

水稻品种抗瘟性诱导研究Ⅰ.非生物诱导物的筛选及诱导方法初探

 采用经反复筛选的化学药剂亚硒酸钠、放线菌酮、氯化钾、硫酸锰和中药材前胡、白芷的提取液浸泡水稻种子或进行叶面喷雾,可诱导稻株产生对稻瘟病的抗性。在人工喷雾接种条件下,对感病品种抗叶瘟的诱导效果为43%~93%;在注射接种条件下,抗穗瘟的诱导效果为29%~78%。供试药剂对感病品种和弱致病菌株的诱导效果优于对抗病品种和强致病菌株;药液叶面喷雾的诱导效果优于药液浸种。     

青霉菌Snef1216发酵液诱导番茄抗南方根结线虫研究

 通过Snef1216发酵液处理番茄根系和包衣种子,研究番茄抗南方根结线虫的组织病理学变化和作用方式。结果显示:处理番茄根系且接种15 d,应答根系内根结线虫的数量减少47.5%,且巨细胞出现空泡;包衣番茄种子,接种4、8和12 d,根系内2龄幼虫分别减少54.1%、3.4%和41.7%,接种10、20和30 d,根系内2龄、3龄、4龄幼虫和雌虫的数量也均比对照组番茄明显减少。表明Snef1216发酵液诱导了番茄对南方根结线虫的抗性。     

青枯菌(Pseudomonas solanacearum)在番茄抗、感病品种根部的吸附、侵入和繁殖

 采用不同的方法接种和利用扫描、透射电镜观察,研究不同致病力的青枯菌对番茄抗病及感病品种根部的吸附、侵入与繁殖。发现番茄抗病品种与感病品种的植株体内在菌体数量上有明显差异,而与青枯菌对番茄根部的吸附关系不显著。电镜观察发现青枯菌强致病力菌株菌体能以游离的形式存在于番茄感病品种根部的细胞间隙中,并能降解植株细胞壁、破坏原生质膜;青枯菌强致病力菌株菌体在抗病品种根内和青枯菌强致病力菌株在抗病及感病品种根内均被番茄植株细胞壁吸附,并且被细胞壁周围的浓密物质所包围。     

大丽轮枝菌在辣椒上致病力的分化

 自棉花、茄子和辣椒上分离到的大丽轮枝菌(Verticillinm dahliae Kleb.)的28个菌株,测定了它们对辣椒的致病力,结果表明棉花菌株VD-9和茄子菌株VD-26对辣椒的致病力都很强,引起植株矮化,节间缩短,生长停滞,根、茎维管束变色等症状。发病重的植株,叶片脱落,形成光秆。辣椒菌株VD-20以及棉花和茄子上分离到的其它菌株,不引起矮化的辣椒或其它外部症状,只有个别菌株引起主根及茎基部维管束变色。大丽轮枝菌的28个菌株对辣椒和棉花表现的致病力强弱显然不同。对棉花致病力很强而引起落叶的棉花菌株VD-8、T-9等,对辣椒表现的致病力为中等;而引起辣椒矮化的强菌株VD-9和VD-26,在棉花上表现的致病力为中等或较弱。试验还初步测定了6个辣椒品种对菌株VD-9的反应,这6个品种对黄萎病的抗性没有明显差异。