利用实时荧光定量PCR和数字PCR检测鉴定水稻细菌性条斑病菌

白叶枯病和条斑病是水稻重要的细菌性病害。水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)和水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)属于同种下的2个致病变种。鉴别Xoo和Xoc对检疫和防控这2种病害至关重要。Xoo和Xoc中的铁-红酵母酸/铁-粪生素受体基因fhuE在进化过程中因不同程度地缺失而成为假基因。针对Xoc中有而Xoo中缺失的fhuE部分序列设计引物，筛选出Xoc特异引物XocFhuE-F(5’-ATCGAACGATGTCACCAGGG-3’)和XocFhuE-R(5’-AGAAACGTGCGGCCAGATAA-3’)。用XocFhuE-F/XocFhuE-R能只从Xoc菌株中仅扩增出159 bp片段，并结合荧光染料建立了SYBR Green实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)和EvaGreen微滴数字PCR(digital PCR,dPCR)方法来检测鉴定Xoc。在20μL反应体系中加1μL模板，qPCR检测菌悬液中Xoc的下限是1.6×10<...     

水稻白叶枯病菌北方菌株遗传多样性rep - PCR分析

为了揭示水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)北方菌株的遗传结构组成,利用rep - PCR 技术对103个从辽宁、吉林、河北、山东稻区采集的Xoo菌株、9个标准小种(R1 -R9)代表菌株和13个水稻细菌性条斑病菌(X.oryzae pv.oryzicola,Xoc)菌株进行了遗传多样性分析.结果表明,ERIC -PCR和BOX-PCR分析均能较好地揭示出测试菌株的遗传多态性,分别获得了84种和90种分子谱型;在相似系数为70%时,ERIC -PCR将所有测试菌株聚类为17个簇群,其中1个为优势簇群;BOX - PCR将测试菌株聚类为10个簇群,其中2个为优势簇群.在相似系数为50%时,Xoo与Xoc测试菌株分别聚类为2个不同的簇群.     

水稻条斑病菌xopQ1_(Xoc)在病程中功能的初步研究

【目的】基因组学揭示,水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola,Xoc)中存在与丁香假单胞菌(Pseudomonas syringae pv. tomato,Pst)中通过Ⅲ型分泌系统分泌的HopQ1-1同源的XopQ1Xoc,但其是否为T3S效应分子以及在病菌致病性中的功能并不清楚。【方法】通过基因敲除技术,获得了水稻条斑病菌xopQ1Xoc的突变体。【结果】致病性测定结果发现,xopQ1Xoc突变后,病菌在水稻上的毒性增强,细菌生长能力增强。非常有意义的是,xopQ1Xoc突变体菌液浓度为3×108CFU/mL时仍能在烟草上激发过敏反应,但在浓度为104CFU/mL时,8d后可在烟草上产生坏死症状。功能互补结果显示,xopQ1Xoc能够恢复突变体在水稻上的毒性至野生型水平和在烟草上丧失产生坏死病斑的能力。Western杂交结果显示,XopQ1Xoc不能通过T3S装置进行分泌。【结论】XopQ1Xoc是水稻条斑病菌T3S效应分子,可能作用于植物的免疫系统,有利于病害的发展。为进一步揭示水稻-黄单胞菌互作的分子机理提供了科学线索。     

水稻黄单胞菌avrBs3/PthA家族基因研究进展

 水稻黄单胞菌白叶枯致病变种（Xanthomonas oryzae pv.oryzae，Xoo）和稻生致病变种（X.oryzae pv.oryzicola，Xooc）分别引起水稻白叶枯病（bacterial blight，BB）和水稻细菌性条斑病（bacterial leaf streak，BLS），对中国和世界水稻产量造成较大损失。基因组学揭示，Xoo和Xooc不同小种中存在15～30个数量不等的avrBs3/PthA（avr/pth）家族基因。新近研究结果表明，avr/pth基因既是毒性基因，又是寄主植物先天免疫的抑制因子，还是与抗病基因（R）匹配的无毒基因。Xooc中虽然存在avr/pth基因，但因存在能够抑制avr/pth无毒基因功能的抑制因子，故而未在水稻中发现抗BLS的R基因。除结构上的共有特征外，avr/pth基因间的差异主要表现在102 bp重复单元在每个avr/pth基因中的重复数多少上。avr/pth基因的进化可能由简单进化为复杂，这可能是Xoo和Xooc致病性变异的主要原因。     

水稻白叶枯病菌hisF基因的克隆及功能初析

根据黄单胞菌hisF基因的同源性设计简并引物,采用PCR方法从水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)中克隆了hisF同源基因,命名为hisFXoo.NCBI网站蛋白质保守结构域搜索表明,HisFXoo属于组氨酸生物合成蛋白家族的一员,具有与其他HisF蛋白相似的结构.序列比较显示,该基因在黄单胞菌中是相对保守的.同源性搜索比较显示,与水稻条斑病菌(Xoryzae pv.oryzicola,Xooc)的hisF(登录号:DQ372107)同源性高达98%.通过同源重组的方法,构建了hisFXoo的插入突变体,在NA+Amp平板上筛选后,并且经过PCR及Southern杂交验证插入正确.在MMX基本培养基中生长测定发现,hisF突变体生长能力明显下降,证明hisF基因与Xoo生长代谢相关.但是,该突变体仍具有致病性,并且毒力与野生型菌株没有明显差异.     

水稻白叶枯病植株内生细菌的分离及其拮抗功能

从云南省感染水稻白叶枯病的病株和健康植株上共分离得到475株植株内生细菌,从中筛选出167株对水稻白叶枯病病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,简称Xoo)有拮抗作用的内生细菌。病株体内拮抗内生细菌的菌株数量多于健康植株,病株和健康植株根、茎、叶中的内生细菌菌株数量略有不同,从病株根、茎、叶中分离出的拮抗内生细菌对水稻白叶枯病病菌的抑制作用差异不显著;而从健康植株的茎部和叶部分离出的拮抗菌对水稻白叶枯病病菌的抑制作用显著高于根部拮抗菌(P0.05)。采用对峙培养方法测定并比较分离菌株的抑菌能力,得到30株对白叶枯病菌抑菌能力较强的菌株,并对其进行5种病菌的抑菌谱测定。结果显示,30株菌株对5种水稻病害的病原菌均有抑制作用。通过16S rDNA序列分析发现,水稻内生拮抗细菌分别与GenBank序列数据库中17个属的细菌相似性较高,其中,农杆菌属(Agrobacterium)、短状杆菌属(Brachybacterium)、克雷伯菌属(Klebsiella)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)和葡萄球菌属(Staphylococcus)为发病植株特有的拮抗细菌属,而节杆菌属(Arthrobacter)和考克斯菌属(Kocuria)仅存在于对照植株中。     

模块化质粒系统用于水稻条斑病菌基因表达的分析

水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)侵染水稻,引起细菌性条斑病(bacterial leaf streak,BLS)。近几年,在我国南方水稻产区,条斑病大面积发生,对水稻的安全生产构成严重威胁。为了准确地在Xoc中进行基因功能的分析,本研究设计出模块化的质粒系统,用于基因转录表达和蛋白表达的分析。为了验证该系统的可行性,选取hrpG、hrpX和hrpB1基因构建了相应的启动子载体和蛋白表达载体,将这些载体导入相应的hrp调控子基因trh、hrpG和hrpX的突变体中。GUS活性测定的结果显示,在XOM3培养基、寄主水稻组织和非寄主烟草组织中,启动子模块元件能够准确反映这3个hrp基因的调控表达模式。蛋白免疫杂交结果显示,HrpX蛋白表达水平反映的调控模式与hrpX启动子活性呈现的调控表达模式一致。水稻上致病性测定结果显示,有效表达的HrpG蛋白能够恢复hrpG突变体在寄主水稻上的致病性。这表明,这套模块化的载体系统能够有效应用于基因转录表达、蛋白表达和功能互补的分析。这将为Xoc-水稻互作研究提供有效的技术支持,加快Xoc毒性相关基因功能的研究。     

水稻条斑病菌和白叶枯病菌致病相关基因的敲除

wxocA、wxocB、wxocD、wxocE和wzt是水稻条斑病菌（Xanthomonas oryzae pv．oryzicola，Xooc）的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）合成基因，avrXa3是水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv．oryzae，Xoo）的一个无毒基因。利用pBCSK（-）和pKNG101两个质粒的复制起点不被水稻黄单胞菌识别的特点，把wxocA、wxoeD、wxocE和wzt的中心区域克隆在pBCSK（-）上，获得突变转化单元pBCSK：：ΔwxocA、pBCSK：：hwxocD、pBCSK：：AwxocE和pBCSK：：Δwzt。把wxocB和avrXa3基因的旁侧序列和一个氯霉素抗性基因cm构建在pKNG101上，获得突变转化单元pKNG101：：ΔwxocB和pKNG101：：Δavr。以电转化方式把这些LPS合成基因突变转化单元DNA转入Xooc菌株RS105，把无毒基因突变转化单元转入Xoo菌株PXO99，通过同源重组分别获得了RS105中5个如相应基因突变体MwxocA、MwxocB、MwxocD、MwxocE、Mwzt和一个无毒基因的突变体PX099Δavr。SDS-PAGE分析发现，lps突变体的O抗原或核心寡糖的合成被破坏。致病性分析结果显示，基因wxocB、woxocE和wzt与致病性有关，前两基因的突变导致细菌完全失去毒性，而后一基因的突变导致细菌部分丧失毒性。与PX099相比无毒基因突变体PX099Δavr改变了原有的毒性表型，在IRBB50（Xa4／xa5）和Asominori（Xa17）上由较感转变为较抗表型。因此，本试验证明，以pBCSK（-）和pKNG101为载体敲除水稻条斑病菌和白叶枯病菌致病相关基因是可行的。     

从稻谷上分离、筛选用于拮抗水稻白叶枯病的泛菌

从福州、闽侯、建瓯等地采集的稻谷样品中分离得到63个分离物，经生理生化测定结果表明，其中有18个为泛菌属（Pantoea）菌株，通过泛菌属种间鉴别测试，将18个泛菌菌株鉴定到种，做所有泛菌菌株对水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzae）的拮抗筛选，得到拮抗效果好的菌株DAT4（分散泛菌Pantoea dispersa）和FDQ4（成团泛菌Pantoea agglomerans）。     

水稻主要病害拮抗细菌的筛选与鉴定

从稻种、稻叶、稻田土壤、稻田菌核和菜地土壤共 1 0 5份样品中共分离细菌菌株 2 6 72株 ,经拮抗性能测定 ,对水稻纹枯病菌 (Rhizoctoniasolani)、水稻恶苗病菌 (Fusari ummoniliforme)、水稻稻瘟病菌 (Maganporthegrisea)、水稻白叶枯病菌 (Xanthomonasoryzaepv .oryzae)和水稻细菌性条斑病菌 (Xanthomonasoryzaepv .oryzicola)有拮抗作用的菌株分别有 5 0 0、6 7、45、1 1和 9个。根据NA平板上菌落的形态特征 ,将 6 7株稻恶苗病拮抗细菌初步分为 7个类群 ,每一类群中选拮抗性能最强的一个菌株进行鉴定 ,结果有 4支菌株为Bacillussubtilis,另 3支菌株分别为B .pumillus、B .polymyxa和Pseudomonassp     

两种黄单胞病菌诱导水稻一氧化氮产生和防卫基因表达的比较研究

 【目的】阐明在不同黄单胞病菌诱导的水稻过敏性细胞死亡(HCD)中的一氧化氮(NO)信号途径及其作用机制。【方法】比较分析了在水稻细胞－番茄斑点病菌(Xanthomonas campestris pv. vesicatoria, Xcv)不亲和互作、水稻－白叶枯病菌(X. oryzae pv. oryzae, Xoo)亲和互作中NO的发生以及NO对水稻防卫基因诱导表达的影响。【结果】Xcv不仅诱导了NO的迸发、NOS活性及其NO合成相关基因(nos和nr)的表达，而且诱导了防卫基因(苯丙氨酸解氨酶基因pal、过氧化物酶基因pox和谷胱苷肽转硫酶基因gst)的表达；Xoo不诱导NO的迸发，抑制了NOS的活性、NO合成相关基因和防卫基因的表达；NO清除剂PTIO和Xoo显著地抑制了Xcv 对防卫基因表达的诱导作用。【结论】Xcv通过NO信号途径诱导了水稻防卫基因的表达和HCD；Xoo 通过NO抑制或解毒机制抑制了由NO介导的防卫基因的表达及其HCD的发生。     

MutL调控水稻黄单胞菌的致病力

为了了解水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)中 的MutL/MutS系统是否参与DNA修复以及是否调控病原菌的致病力,构建了mutL突变体,比较了野生型与mutL突变体的突变率差异,野生型、mutL突变体及其互补菌株侵染水稻的能力。结果显示,mutL突变导致Xoo在H₂O₂胁迫下的突变率显著升高,mutL突变导致Xoo致病力下降,表明DNA错配修复蛋白MutL参与Xoo的DNA修复并正调控Xoo致病力。     

水稻条斑病菌内源质粒分析

[目的]明确水稻条斑病菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzicola,简称Xoc)内源质粒分布状况、类型及其含有的主要功能基因,为下一步开展该菌与质粒相关的毒力进化研究、抗逆机制分析及穿梭载体构建打下基础.[方法]采用数据库检索法和质粒分离鉴定法,调查水稻条斑病菌内源质粒的分布状况;以GenBank数据库中Xoc菌株基因组序列为研究对象,开展质粒信息检索,并对已发表的Xoc内源质粒序列进行系统进化分析;以Xoc中国菌株菌种库为研究对象,采用碱裂解法提取质粒,进行质粒酶切带型分析和主要功能基因鉴定.[结果]GenBank全基因组数据库中Xoc菌株内源质粒检出率为11.76%,系统进化分析结果表明这些质粒属于不同的进化分支.在257株Xoc中国菌株中,有29株菌株含有质粒,质粒检出率为11.28%,带有内源质粒的菌株均来自于华南稻区,且大部分来自广西.通过质粒酶切图谱比较,确认新发现的质粒属于9种新型Xoc内源质粒.按照已知Xoc内源质粒pXOCgx01上主要功能基因序列设计引物,PCR扩增结果表明新鉴定的Xoc质粒含有重金属抗性和DNA转移相关的基因,但在菌株间存在明显的多样性.[结论]部分Xoc菌株中含有一定数量的内源质粒,质粒类型和所含功能基因等具有一定的多样性,携带内源质粒的Xoc菌株有明显地域性.     

水稻白叶枯病菌tatB基因的克隆及功能分析

根据水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)PXO99的tatB基因序列设计引物,采用PCR方法从PXO99中克隆了tatB基因,命名为tatBXoo。通过同源重组的方法,构建了tatBXoo的插入突变株TBM,在含有X-gluc的抗性平板上筛选,并经Southern blot杂交验证确认。表型测定结果表明:与野生型相比,tatB突变株在水稻(寄主)上的致病性减弱,但在烟草(非寄主)上仍具有引起过敏反应的能力;tatB突变导致Xoo致病相关的重要表型如胞外多糖减少,游动性及趋化性减弱。但是,tatB突变不影响Xoo在基本培养基(MMX)中正常生长、胞外纤维素酶产生和生物膜形成。     

建立以lipA和purH为靶基因的RTQ-PCR方法对水稻白叶枯病菌侵染过程进行定量分析

 【目的】建立水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae，Xoo）的分子定量法，测定Xoo侵染水稻植株后不同时间的种群量及其变化。【方法】选用以lipA和purH为靶基因序列的引物P4和P5，用SYBR Green I实时定量PCR（RTQ-PCR）分析在水稻接种植株内的病菌种群量。【结果】与细菌平板计数法相比，RTQ-PCR法定量结果基本相近或略高（≤10倍），变化趋势基本相似，用2对引物P4和P5进行RTQ-PCR定量无显著差异。接种3 d的植株内己有菌量积累，但不显症；从接种5 d开始，细菌明显增加，植株显症并逐渐加重；接种9～14 d菌量增加到峰值，并进入稳定平台期，植株显症严重。病菌种群量与植株显症间的关系可能与细菌群体感应机制有关。【结论】用RTQ-PCR分子定量法可以直接对水稻植株内的Xoo进行动态定量研究；提出了水稻病害分子定量“病菌靶基因拷贝数－DNA总量－种群量－植物病症”的研究模式。     

枯草芽胞杆菌Bs916突变体库的构建和抑制水稻 细菌性条斑病菌相关基因的克隆

【目的】采用转座子标签技术构建枯草芽胞杆菌Bs916突变体库,从突变体库中筛选对水稻细菌性条斑病菌抑菌效果发生显著变化的菌株并克隆插入位点的基因,获得生防菌Bs916中与抑制细菌活性可能相关的基因。【方法】携带转座子TnYLB-1的穿梭载体pMarA通过化学转化方法转化至枯草芽胞杆菌Bs916菌株,构建随机插入突变体库。通过平板抑菌试验从突变体库中筛选对水稻细菌性条斑病菌抑菌效果得到显著提高和下降的突变体;并采用PCR和Southern Blot验证转座子是否成功插入到Bs916染色体基因组上,利用反向PCR技术克隆转座子插入位点基因、测序并进行生物信息学分析。【结果】成功构建了枯草芽胞杆菌Bs916的转座子随机插入的突变体库;PCR和Southern Blot结果表明转座子成功的插入到染色体基因组上,约85%突变体以单拷贝形式插入;筛选出30株对水稻细菌性条斑病菌抑制效果发生显著变化的菌株,克隆到21个突变体插入位点的基因序列并测序。生物信息学分析结果表明这些基因与感受态形成、生物膜形成和次生产物代谢相关。【结论】成功构建了Bs916突变体库,克隆到该库中对水稻细菌性条斑病菌抑菌效果显著变化菌株的突变位点基因,这些基因推测可能与枯草芽胞杆菌Bs916中的抑制细菌化合物的合成代谢及调控相关。     

抑制水稻细菌性条斑病菌的植物筛选

以水稻细菌性条斑病菌为供试菌,对12种植物甲醇提取物进行离体抑菌活性测定,发现霸王鞭和佛甲草的甲醇提取物抑菌活性最好。分别采用菌丝生长速率法和抑菌圈法测定了佛甲草甲醇提取物对6种植物病原细菌和12种病原菌物的抑制作用,发现该提取物对5种供试细菌有抑制作用,其中对水稻细菌性条斑病菌的抑菌活性最强,抑菌圈直径达到21.67mm;对8种病原菌物有一定的抑制作用,对4种病原菌物菌丝的生长具有促进作用。以浓度为300mg/mL的佛甲草甲醇提取物对水稻细菌性条斑病进行离体和盆栽防治试验,先喷药后接种,离体和盆栽的防治效果分别为85.19%和66.67%;先接种后喷药,离体和盆栽的防治效果分别为69.63%和57.65%。研究结果初步证实,佛甲草中含有强烈抑制水稻细菌性条斑病菌的抑菌物质。     

受条斑病菌侵染的水稻cDNA文库构建

提取经条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola)侵染诱导后的水稻mRNA,利用SMARTTM技术于载体pGADT7-SfiAB上构建了水稻cDNA文库.检测发现,文库中含有水稻病程相关蛋白基因OsPR-1a、OsPR-1b和PAL.随机提取cDNA文库克隆的质粒,酶切分析发现,该cDNA文库的插入片段分布在500～2 000 bp之间,平均大小约为1 kb,重组率达95%.上述结果表明,水稻受条斑病菌侵染的cDNA文库质量较好,这为研究条斑病菌致病性因子与水稻互作机制奠定了工作基础.     

水稻白叶枯病菌fkbM基因对其运动性的影响

[目的]研究水稻白叶枯病菌fkb M基因对其运动性的影响。[方法]采用同源置换方法对水稻白叶枯病菌野生型菌株PXO99A的fkbM基因进行基因敲除,构建突变菌株ΔfkbM_(Xoo),同时构建互补菌株ΔfkbM_(Xoo)(C)。通过运动性试验,确定fkbM基因对运动性的影响。[结果]与野生型菌株PXO99~A相比,ΔfkbM_(Xoo)突变体运动性明显减弱,而互补菌株ΔfkbM_(Xoo)(C)能基本恢复水稻白叶枯病菌的运动性。[结论]水稻白叶枯病菌fkbM基因突变能减弱水稻白叶枯病菌的运动能力。     

4株拮抗细菌与链霉素、叶枯唑协同控制水稻细菌性条斑病研究

研究了4株拮抗细菌对细菌性条斑病菌的抑制活性和6种化学药剂对细菌性条斑病菌的毒力,探讨了它们协同控制水稻细菌性条斑病的效果.结果表明,叶枯唑和链霉素对水稻细菌性条斑病菌具有较强的抑制作用,杀真菌剂苯醚甲环唑、丙环唑对水稻细菌性条斑病具有较好的杀菌活性;4株拮抗细菌对细菌性条斑病菌均有较强的抑制能力,其中X-35对细菌性条斑病菌的抑制效果最为明显,抑菌圈面积为804.3 mm2,B-916、X-1、X-10的抑菌圈面积分别为675.6、522.0、755.9 mm2.上述4株拮抗细菌与链霉素、叶枯唑具有较好的相容性,在500 μg/mL链霉素、500 μg/mL叶枯唑时,4株拮抗细菌均可正常生长;4株拮抗细菌分别与链霉素、叶枯唑混配后,对水稻细菌性条斑病具有较好的防治效果,其中拮抗细菌B-916、X-10与链霉素混配后,均比单用化学农药的防治效果好,提示拮抗细菌B-916、X-10可以部分替代链霉素、叶枯唑用于防治水稻细菌性条斑病.