四川省小麦条锈菌耐高温性鉴定及其cDNA文库构建

近年条锈菌越夏调查发现,小麦条锈菌耐高温性增强,越夏海拔下限有所降低。本研究通过在高温(21±0.2)℃条件下接种,评价了119个来自四川省的条锈菌菌株耐高温性,并构建了耐高温菌株SC-PX1-4-3萌发夏孢子的cDNA文库。结果发现来自四川的条锈菌群体中耐高温菌株占35.3%,主要分布在成都市、凉山市、简阳市和广元市。夏孢子萌发率统计分析表明,耐高温菌株在高温条件下比温度敏感菌株具有更高的萌发率。采用SMART技术构建了耐高温菌株萌发夏孢子cDNA文库,库容为2.1×106cfu,插入片段平均多大于1.0kb。本研究结果初步明确了四川省小麦条锈菌群体中耐高温菌株组成和分布区域,不同菌株在夏孢子萌发阶段对高温的耐受性存在显著差异,为进一步研究条锈菌耐高温机制奠定基础。     

小檗公式在小麦条锈菌侵染过程中的表达特征

 小檗是小麦条锈菌的转主寄主,自然条件下在小檗上进行有性生殖不仅是条锈菌毒性变异的重要途径,也为病害的流行提供了初侵染源。目前条锈菌与小麦互作已经有较为细致深入的研究,而条锈菌与小檗分子互作的研究未见报道。NPR1是植物调控防卫反应的一个关键基因,本研究克隆得到小檗NPR1基因(BhNPR1),并对BhNPR1及其下游病程相关基因的表达模式进行了分析。与小麦NPR1基因受条锈菌夏孢子侵染诱导不同,BhNPR1的表达水平在条锈菌担孢子侵染小檗过程中保持稳定。另外,条锈菌侵染小檗过程中NPR1下游的病程相关基因BhPR5和BvPDF1.2a的表达量变化也不明显,而BhPR1和BhPR2则显著上调表达。这些结果表明BhNPR1及多个病程相关基因不参与对条锈菌的防卫反应,这可能是导致小檗先天免疫缺陷而成为多种锈菌共同的转主寄主。     

不同海拔对天水市小麦条锈菌夏孢子萌发的影响

为明确不同海拔对天水市小麦条锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici夏孢子萌发的影响,于显微镜下观察天水市低、中、高海拔地区小麦条锈菌夏孢子在不同温度下的萌发及融合情况,并对与夏孢子萌发相关的温敏基因的表达水平进行测定。结果显示,低海拔和中海拔地区的小麦条锈菌夏孢子的最适萌发温度为9℃,萌发率分别为64.72%和54.21%,高海拔地区的小麦条锈菌夏孢子的适宜萌发温度在12～16℃之间,平均萌发率为59.09%;高海拔和低海拔地区小麦条锈菌夏孢子都存在芽管融合和孢子融合现象,其中高海拔地区小麦条锈菌夏孢子的异核率为6.13%,超过了其无性阶段变异的阈值1%。与夏孢子萌发相关的10个温敏基因在不同海拔地区小麦条锈菌夏孢子中的表达趋势不同,其中,与能量代谢相关的葡萄糖转运蛋白基因和低亲和力磷酸转运蛋白基因在高海拔地区小麦条锈菌夏孢子中的表达量高于低海拔地区小麦条锈菌夏孢子,与毒性变异相关的易化因子超家族（major facilitator superfamily,MFS）转运蛋白基因在高海拔和低海拔地区小麦条锈菌夏孢子中的表达模式均呈上升趋势。表明由于海拔...     

条锈菌诱导的小麦叶片cDNA文库构建及表达序列标签分析

 以小麦品种水源11和条锈菌CY31号小种为材料,用SMARTTMcDNA Library Construction Kit构建条锈菌诱导的小麦叶片cDNA文库。得到原始文库的滴度为6×10⁶pfu/mL,扩增文库滴度9×10⁹pfu/mL,重组率98%,插入片段在0.5~2.2kb。随机挑取600个克隆,测序获得594条高质量ESTs,与GenBank序列进行BLASTx分析,已知功能ESTs与植物同源比例最高,占44%;其次为真菌,占32%;有18%ESTs在GenBank中没有匹配的同源产物。蛋白功能分析表明,PIG28编码蛋白、ABC转运子、金属硫因、泛素、质膜H⁺-ATPase和氨基酸透酶等可能参与了寄主与病原菌互作过程。     

条锈菌诱导的小麦抑制差减杂交文库构建及其表达序列标签研究

 利用抑制差减杂交技术构建了条锈菌(Puccinia striiformis)诱导的小麦叶片cDNA文库。文库质量检测表明:差减杂交效率较高,质量较好。用DNAStar 5.0对172条高质量的ESTs进行聚类,共获得120个contigs。对功能已知的contigs分类,能量和初级代谢类占32.5%,其中与光合作用相关的基因出现频率最高;参与膜及转运、抗病与防御的基因分别位于第二、三位;次生代谢、蛋白质合成加工和细胞结构建成的基因较少。通过分析抗病相关基因,初步推测HR和SAR可能为小麦抗条锈病过程中的2种抗性形式。最后利用RT-PCR对4条感兴趣基因进行分析,明确其在抗病过程中的表达模式。     

PstVosA1转录因子基因在调控小麦条锈菌耐高温反应中的生物学功能分析

 小麦条锈病是典型的冷凉生态区气传真菌病害,病原菌在越夏易变区(即秋季菌源基地)的越夏情况决定了冬季繁殖区条锈菌的初侵染菌源。小麦条锈病的发生流行极易受到温湿度关键气象因子的影响。近年来的调查研究发现,我国小麦条锈菌越夏海拔下限逐年下降,且越夏区范围进一步扩大,说明条锈菌耐高温胁迫能力增强,给未来小麦条锈病流行规律研究及制定防治策略带来了全新挑战。真菌特有的Velvet转录因子家族中VosA基因参与了真菌生长发育和次生代谢的调控,但关于该转录因子在条锈菌耐高温性中的作用却知之甚少。实时荧光定量PCR分析发现,温度敏感菌系蓬9和耐高温菌系A4在侵染寄主过程中PstVosA1基因均受高温胁迫诱导表达,但耐高温菌系PstVosA1相对表达水平明显高于温度敏感菌系蓬9。利用寄主诱导的基因沉默技术(HIGS)沉默小麦条锈菌耐高温菌系A4中的PstVosA1基因能显著降低在高温(21℃)接种条件下的平均发病严重度、孢子堆密度和生物量。研究结果说明PstVosA1基因正调控小麦条锈菌耐高温胁迫反应过程,增加该基因的表达水平,有利于增强小麦条锈菌耐高温性。     

小麦丙氨酸氨基转移酶基因TaAlaAT1的克隆及表达特征分析

 在已构建的受条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)诱导的小麦非亲和抑制差减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)文库中,筛选到1个与水稻丙氨酸氨基转移酶基因高度相似的表达序列标签(expressed sequence tag,EST),利用电子克隆与RT-PCR相结合的方法,从小麦中获得1个1563bp的cDNA序列,命名为TaAlaAT1。序列分析表明,TaAlaAT1包含1个完整的开放阅读框,长1440bp,推测编码479个氨基酸。该氨基酸序列具有氨基转移酶的保守特征,与水稻、葡萄、大豆、拟南芥、苜蓿等多种植物的丙氨酸氨基转移酶高度相似,其中与水稻的亲缘关系最近。半定量RT-PCR与实时定量PCR结果显示,TaAlaAT1在小麦与条锈菌互作的非亲和组合中总体呈上调表达,在亲和组合中呈下调表达,且在2个组合中的表达差异显著。推测TaAlaAT1参与了小麦对条锈菌的防御反应。     

外源茉莉酸甲酯诱导小麦抗条锈病的研究

 本文探讨了不同浓度茉莉酸甲酯(MeJA)对小麦抗病性的诱导作用,同时电镜观察了不同浓度MeJA对小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp. tritici)与寄主细胞超微结构的影响。结果表明,2.00 mmol·L^-1 MeJA对小麦条锈病的诱导抗性效果最好,可达到35.87%,而0.50 mmol·L^-1 MeJA在小麦条锈菌夏孢子开始萌发4 h时呈显著抑制作用。经外源MeJA处理后,条锈菌的胞间菌丝、吸器母细胞和吸器的发育明显受到抑制,其中侵染位点的叶肉细胞呈抗性症状。因此,MeJA可使小麦幼苗产生诱导抗性从而提高其抗病性。     

数量抗性对小麦条锈菌侵染初期菌体发展的影响

数量抗性对小麦条锈菌侵染初期菌体发展的影响为了研究小麦条锈菌一个侵染过程的最初６天里，数量抗性对真菌发展的影响，采用在３个具有数量抗性的小麦品种和一个高感品种的旗叶上，接种条锈菌的夏孢子。结果表明，抗性的最重要机制是附着胞形成的频率降低。在抗病品种上...     

中国小麦条锈菌4个主要流行小种的寄生适合度

 以12个全国大面积种植的小麦生产品种和1个高感品种为试材,利用抗性组分法研究了中国小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici,Pst)4个主要流行小种条中32号、条中31号、水源11-14和水源11-4的寄生适合度。因子分析结果表明,病害量是度量条锈菌生理小种寄生适合度最重要的参数,其次是夏孢子生活力、产孢能力、产孢面积、产孢期,由此提出寄生适合度=(产孢量×侵染概率×夏孢子堆密度×夏孢子萌发率)/潜育期。研究还发现,条中32号的寄生适合度最高,致病性最强,与目前该小种为优势小种的事实相符;水源11-14的寄生适合度较高,有较大的发展潜力,在抗病育种中应予以高度重视。     

青海东部小麦条锈菌转主寄主小檗资源调查与鉴定

 青海省是中国小麦条锈病的重要流行区。研究证实小檗是小麦条锈菌的转主寄主。然而,关于青海省分布的小檗能否作为小麦条锈菌转主寄主鲜有报道。本研究对青海东部的小檗资源进行调查,并对该地区小檗能否作为小麦条锈菌转主寄主进行了室内人工鉴定。结果表明:有10种小檗在青海东部常见且分布广泛,其中匙叶小檗、置疑小檗、松潘小檗、甘肃小檗和近似小檗,是小麦条锈菌的转主寄主小檗的新种类。本研究对进一步研究青海东部条锈菌有性生殖与毒性变异和小麦条锈病的流行奠定了基础。     

小麦条锈菌转主寄主小檗(Berberis germanensis)的人工接种鉴定

正条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.tritici),简称小麦条锈菌,是引起小麦条锈病(wheat stripe rust or yellow rust)的病原菌。近年通过人工室内接种证实小檗(Berberis spp.)是小麦条锈菌的转主寄主~([1]),由此揭示了小麦条锈菌是具有性、锈、夏、冬和担孢子5种孢子类型的全孢     

小麦持久抗条锈性品种N.strampelli苗期抗性遗传分析

 小麦条锈病是世界范围内小麦上发生最为普遍的重要病害之一,种植抗病品种是防治该病的首选。N.strampelli是1974年我国从意大利引进的,在甘肃省陇南小麦条锈病常发易变区大面积种植30余年仍然保持良好抗病性,是一个典型的持久抗条锈性品种。为了测定其遗传特性,利用小麦条锈菌生理小种CY29、CY30和菌系Su-14在温室对N.strampelli与铭贤169及其杂交F₁、F₂和BC₁代接种进行遗传分析。结果表明:N.strampelli对CY29的抗病性由2对隐性基因独立或重叠作用控制,不受胞质效应的影响,属核遗传;对CY30的抗病性由1对显性基因和1对隐性基因互补控制,属核遗传;对Su-14菌系的抗病性由2对隐性基因累加作用控制,属核遗传。研究结果表明,N.strampelli应做为抗源用于小麦的抗病育种中。     

玉米纹枯病菌全长cDNA文库的构建与鉴定

 以玉米纹枯病菌菌丝为材料,利用In-Fusion SMARTer^TM cDNA Lib Construction Kit构建玉米纹枯病菌全长cDNA文库。文库质量鉴定结果表明,文库滴度为1.2×10⁶pfu·mL^-1,重组率为99.2%,插入片段平均长度大于1.0 kb。随机挑取400个白色克隆进行测序,共获得329个高质量EST序列,经聚类拼接后得到250条unique EST,包括36条contigs和214条singletons。在GenBank 进行Blastn 与Blastx 同源比对,有227条EST 与已知核酸或蛋白有不同程度的同源性,占全部EST 的90.8%,其余23条无任何同源性,占9.2%。     

小麦与秆锈菌非亲和性互作对秆锈菌生长发育的影响

 本文研究了小麦与秆锈菌3种典型类型非亲和性互作对秆锈菌生长发育的影响。结果表明,完全非亲和性互作ISr5-Ra/21C₃ CKR(Sr5/P5)使秆锈菌芽管生长方向与叶片长轴夹角显著变小,比对应的亲和性互作ISr5-Sa/21C₃ CKR(sr5/p5)平均小6.22°。高度非亲和性互作ISr 11-Ra/34M KG(Sr11/P11)使秆锈菌附着胞总分化率显著降低,接种后第1、2 d平均分别降低21.16%、33.37%,3种类型非亲和性互作对附着胞在气孔上的定位无影响。各类非亲和性互作对秆锈菌菌落扩展有不同程度极显著抑制作用。完全非亲和性互作、高度非亲和性互作及中度非亲和性互作ISr 6-Ra/34C2 MFR(Sr6/P6)侵染点寄主细胞坏死率分别为66.7%~76%、近100%及52.4%~87.1%。     

应用HYSPLIT-4模式分析小麦条锈病菌远程传播事例

 小麦条锈病的发生及大区流行与病原菌的远程传播密切相关。预测小麦条锈病大区流行的关键是搞清病原菌的远程传播路线和孢子云浓度变化规律。气流是菌源传播的主要动力,因此,气流运动的物理模型是对小麦条锈病菌远程传播事例分析的有力工具。本研究利用再分析格点资料(NCEP/NCAR Reanalysis Data),基于HYSPLIT-4模式,对历史上我国小麦条锈病菌远程传播的经典事例(分别发生于1960、1964、1975和1983年)进行了分析,着落区孢子浓度时间序列模拟结果与观察到病害发生前几天的降雨事件是相符的,结果表明小麦条锈病的远程传播及发生时间可通过计算大气环流运动来预测,病原菌孢子的沉降除由于孢子自身重力而引起的沉降外,很大程度上还受到降雨引起的湿沉降的影响。HYS-PLIT-4模式可用于探讨我国小麦条锈病区域间菌源传播关系问题,进行病害的预测预报,进一步指导我国小麦条锈病越夏和越冬调查以及菌源区综合治理和小麦品种布局。该研究在方法和技术上也可为研究其它病原菌远程传播提供借鉴。     

温度与条锈病菌双胁迫下小麦内参基因的选择

 选择合适的内参基因是采用实时定量PCR研究基因表达获得可信数据的关键。以小麦在条锈病菌及温度双因素胁迫为研究对象,采用实时荧光定量PCR评价了CDC、RLI、ACTIN和26S基因的表达情况,采用geNorm和NormFinder软件进行了比较分析。结果表明,小偃6号小麦在常温(15℃±1℃)未接种条锈病菌,以及接种条锈病菌并培育至花斑期分别在高温(20℃±1℃)、变温(20℃到15℃)条件处理中,基因RLI表达不稳定,基因ACTIN在常温条件下以及在条锈病菌及高温处理条件下的表达量相对稳定,但在变温条件下波动较大。表达最稳定的基因是26S,其次是CDC基因,它们可以作为小偃6号-CYR32-温度互作体系中基因表达实时荧光定量PCR研究的内参基因,26S和CDC是最佳内参基因组合。