新病害草莓褐色叶斑病病原菌细胞壁降解酶研究

草莓褐色叶斑病是中国新发现的一种病害,造成叶片坏死和果实腐烂。为明确该病原菌的致病机理,对草莓褐色叶斑病菌产生的细胞壁降解酶进行研究。采用3,5-二硝基水杨酸法（DNS法）和紫外分光光度计法测定该病原菌产生的细胞壁降解酶的种类和活性。结果发现,该病原菌能够产生多种细胞壁降解酶,即多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲基半乳糖醛酸酶(PMG)、多聚半乳糖醛酸反式消除酶(PGTE)和果胶甲基反式消除酶(PMTE),但不产生纤维素酶(Cx),其中PG和PMG活性较强,且PG和PMG在培养6天时活性最强,PMG在23℃条件下培养时活性最强,PG在28℃条件下培养时活性最强,静止和振荡交替培养有利于PG和PMG的产生。致病作用研究发现,果胶酶（PG和PMG）可引起果实腐烂和叶片坏死,说明其在该病原菌的致病过程中起重要作用。     

苹果树腐烂病菌产生细胞壁降解酶的种类及其活性分析

通过对酶活性的分析,研究证实苹果树腐烂病菌在活体外和寄主体内均能分泌一系列的细胞壁降解酶:多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲基半乳糖醛酸酶(PMG)、纤维素酶(Cx)、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶。不同碳源培养条件下,腐烂病菌产生细胞壁降解酶的活性及达到酶活性高峰的时间存在显著差异;诱导酶液对苹果愈伤组织具有明显的浸解作用,其中木聚糖为碳源产生的细胞壁降解酶,破坏能力最强。此外,研究发现,腐烂病菌在寄主体内产生细胞壁降解酶的活性变化规律不同,PMG和木聚糖酶在接种后最先被检测到活性显著升高,PMG酶活性于接种后第13天达到高峰,随后活性降低,而木聚糖酶和其他3种酶活性则随接种天数的增加活性不断增强;5种细胞壁降解酶中,Cx最大酶活性最低,而木聚糖酶活性最高,是其他酶最大活性的1.74～7.44倍。     

甜瓜链格孢菌的鉴定及其CAZymes活性研究

对从贮藏期间患黑斑病的甜瓜中分离出的3株真菌A2015、A2018、A2019进行形态学鉴定,结果表明,这3株菌株均属链格孢属（Alternaria Nees）,生长初期呈白色,菌丝横纵交错,呈絮状,后期分生孢子呈暗色倒棒状,具有横纵隔膜。对分离所得菌株及购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（CGMCC）的梨黑斑链格孢（Alternaria gaisen）菌株3.18017进行多聚半乳糖醛酸酶（PG）、果胶甲酯酶（PME）、纤维素酶（Cx）、β-葡萄糖苷酶（β-Glu）活性测定,研究链格孢侵染甜瓜时所产生的具有侵染力的酶活特性。结果表明：在4株链格孢侵染甜瓜过程中,PG活性在第3天时达到最高,其中菌株A2015的酶活最高达到20 924.25 μg·h-1·g-1 FW;Cx和β-Glu活性第6天时达到最高,分别高达250.20、8 619.21 μg·h-1·g-1 FW;PME活性第7天时达到最高,为0.24 μg·h-1·g-1 FW。说明链格孢在侵染甜瓜时产酶顺序依次为PG、Cx、β-Glu、PME,由此顺序逐步对细胞壁进行降解、侵染进入瓜体内部。此研究结果可以有效为后期针对性防治甜瓜黑斑病以及甜瓜抵御链格孢的入侵提供病原菌自身特性的理论基础。     

B68发酵滤液对香蕉冠腐病菌致病酶影响的研究

对活体内外半裸镰刀菌产生的细胞壁降解酶进行活性分析,明确了其侵染青香蕉果实后会引起为明确香蕉冠腐病菌致病酶的变化情况以及B68发酵滤液对致病酶的影响,对活体内外半裸镰刀菌产生的细胞壁降解酶进行活性分析,在其侵染青香蕉果实后,会引起被侵染组织内产生高活力的果胶甲酯酶果胶裂解酶类（PML、PL）和纤维素酶（cellulase）,而不产生果胶水解酶类。病菌活体外产生的细胞壁降解酶活性均高于活体内产生的酶活。采用体外诱导培养的方法,与对照相比,芽孢杆菌B68发酵滤液在各浓度下均显著抑制半裸镰刀菌活体外果胶酶类（PG、PMG、PME、PL、PML）和纤维素酶类（Cx、β-glucosidase）细胞壁降解酶的分泌,研究目的是为使用芽孢杆菌菌剂防治香蕉冠腐病提供科学依据。     

黄色镰刀菌侵染马铃薯块茎的组织细胞学观察

马铃薯干腐病会导致马铃薯在窖藏过程中发生腐烂,影响薯块的商品价值和食用价值。黄色镰刀菌(Fusarium culmorum)为黑龙江省马铃薯干腐病的主要致病菌。为观察镰刀菌对马铃薯块茎的侵染过程,对不同抗性的马铃薯品种(克新1号和大西洋)块茎在黄色镰刀菌侵染过程中的组织细胞学进行观察,结果表明,侵染2d时,马铃薯薯块内部出现了菌丝和孢子的积累;侵染16d时,薯块严重腐烂,其中克新1号块茎的病斑面积约占44.44%,大西洋的病斑面积约占89.34%。在显微结构观察中发现,侵染3d时,黄色镰刀菌已经在马铃薯块茎中大量积累,在侵染过程中薯块细胞的细胞壁呈现加厚和破损的现象,抗性马铃薯品种的受害病症出现相对较晚。克新1号相对大西洋表现出较强的抗病性。     

马铃薯干腐病主要致病菌DNA提取方法比较

马铃薯干腐病是由镰刀菌导致的马铃薯窖储真菌病害之一,获得高质量镰刀菌的DNA是建立马铃薯干腐病分子检测的前提。本试验采用改良SDS法和2×CTAB法对黑龙江省马铃薯干腐病五种镰刀菌的DNA提取方法进行了比较。结果表明,在腐皮镰刀菌（Fusarium solani (Mart.)）和拟丝孢镰刀菌（Fusarium trichothecioides Wollenw）的DNA提取过程中,改良SDS法优于2×CTAB,获得的DNA含量较高、条带较亮、纯度较高、完整性较好,而对于燕麦镰刀菌（Fusarium avenaceum (Corda & Fr.) Sacc）、接骨木镰刀(Fusarium sambucinum Fuckel)和拟枝镰刀菌（Fusarium sporotrioides Sherb）的DNA提取两种方法差异不大,但获得的DNA都可以很好的应用到后面的分子实验过程中,此试验获得的结果可以为马铃薯干腐病致病菌的分子生物学研究提供基础。     

尖镰孢菌致病机理研究进展

香（大）蕉是世界重要的水果和粮食作物,但世界香蕉产业的发展正遭受到由古巴尖镰孢菌侵染引起的枯萎病的严重威胁,目前还没有有效的防治方法,而且其致病机理尚未明晰。笔者综述尖镰孢菌与寄主的互作关系,包括侵入前期寄主根的分泌物对尖镰孢菌生长的影响和尖镰孢菌侵染寄主的过程;致病毒素,包括尖镰孢菌所产毒素的成分和毒素的作用机制和致病相关基因等方面的研究进展,为全面、深入地揭示香蕉枯萎病的致病机理和开拓新的防治途径提供研究方向和思路。     

细胞壁降解酶在苹果霉心病菌致病过程中的作用研究

为明确细胞壁降解酶在苹果霉心病菌致病过程中的作用,以‘红星’苹果为材料,研究了活体内外霉心型致病菌链格孢菌(Alternaria alternata)和心腐型致病菌粉红单端孢菌(Trichothecium roseum)细胞壁降解酶的活性,以及使用商业酶处理后苹果的发病情况。结果表明：在不同碳源物质诱导下两种病原菌细胞壁降解酶变化不同。苹果细胞壁粉对粉红单端孢菌滤纸酶活性诱导的最高。而链格孢菌滤纸酶活性在纤维素粉和细胞壁粉诱导下明显高于其他处理(P<0.05)。两个致病菌的羧甲基纤维素酶均在细胞壁粉诱导下活性最高(P<0.05)。粉红单端孢菌的β-葡萄糖苷酶在果肉中诱导活性最高。链格孢菌β-葡萄糖苷酶在果肉和纤维素粉中诱导活性最高。β-葡萄糖苷酶和纤维素酶这两种致病酶只在发病苹果的病健界处明显升高(P<0.05)。纤维素酶和葡萄糖苷酶接种3d了苹果后发病面积分别为2.46 cm2和0.75 cm2(图8),而症状与致病菌接种后相似。上述结果表明纤维素酶和葡萄糖苷酶这两种致病酶在苹果霉心病病原菌致病过程中起重要作用,特别是纤维素酶。     

香蕉枯萎病菌细胞壁降解酶的诱导及其对香蕉组织的降解

本研究分别以5 种不同碳源诱导香蕉枯萎病菌4 号小种（Fusarium oxysporum f.sp. cubense race4,FOC-R4）产生细胞壁降解酶（CWDEs）。结果表明,以麸皮和果胶为碳源,可在活体外诱导FOC-R4高产纤维素酶（包括内切葡萄糖苷酶和β-D-葡萄糖苷酶）和果胶酶（多聚半乳糖醛酸酶）;测定表明这两种酶对不同香蕉品种假茎组织均具有降解破坏作用,其中果胶酶的降解能力比纤维素酶的强。感病香蕉品种经果胶酶液处理24 h后释放的还原糖量约为抗病品种释放的1.82倍,反映了不同抗、感香蕉品种对FOC-R4的敏感性和抵御能力差异。     

尖孢镰孢菌致病机理及相关致病基因研究进展

尖孢镰孢菌是农作物和园艺作物上为害最严重的土传病原物之一,目前仍缺乏有效的防治措施,而明确其致病机理被认为是开发新的且有效的防治技术的重要基础。本文从尖孢镰孢菌产生毒素、尖孢镰孢菌细胞壁降解酶、尖孢镰孢菌对寄主的定植及对植物防卫物质的解毒等角度阐述了尖孢镰孢菌致病机理,总结了近几年克隆的15个尖孢镰孢菌致病相关基因、基因功能以及筛选致病基因的策略;概括了研究致病机理和致病基因的意义。     

西芹种子浸提液对黄瓜枯萎病菌致病力的影响

为探讨西芹种子浸提液对黄瓜枯萎病菌致病力的影响,采用液体培养法研究黄瓜枯萎病菌经西芹种子浸提液化感作用后菌体分泌的细胞壁降解酶活性及毒素（镰刀菌酸）含量变化,结果表明,各浸提液处理后,黄瓜枯萎病菌分泌的3种细胞壁降解酶（果胶酶、纤维素酶、β-葡萄糖苷酶）的活性较对照降低,其产生的镰刀菌酸含量较对照分别降低了20.02%、31.50%、34.18%。说明西芹种子各浸提液中含有的化感物质抑制了黄瓜枯萎病菌分泌的水解酶活性,并阻碍了黄瓜枯萎病菌镰刀菌酸的分泌,减弱了其对寄主的致病能力。     

钾肥对高淀粉马铃薯块茎淀粉合成相关酶活性的影响

以东北地区选育的2个高淀粉马铃薯品种东农310和克新22号为试验材料,研究不同施钾量对高淀粉马铃薯品种块茎形成过程中淀粉合成相关酶活性的影响。结果表明,随着生育期的推进,不同施钾量处理马铃薯品种东农310和克新22号块茎中的腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、颗粒凝结性淀粉合成酶(GBSS)、可溶性淀粉合成酶(SSS)、淀粉分支酶(SBE)都呈现先增加、达到峰值后又开始下降的单峰曲线变化。增施钾肥对东农310和克新22号块茎淀粉合成中AGPase和GBSS活性影响比较大,而对SSS和SBE的活性影响较小。     

高效降解纤维素菌系的筛选分离及复合菌系的构建

为了从土壤及腐烂的秸秆中筛选一组高效降解纤维素的复合菌系,并研究其在天然纤维素中的应用。通过采用刚果红染色液法对分离的菌株初步筛选,利用DNS法测定纤维素酶活力。选取无拮抗高效降解纤维素菌株进行组合培养构建降解纤维素复合菌系。结果表明,3株真菌混合培养后酶活力效果优于单一菌株。经过形态学和分子生物学鉴定,真菌F1为葡萄座腔菌(Botryosphaeria)、F2为米根霉(Rhizopus oryzae)及F5为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)。复合培养后,在碳源为秸秆时,单菌株酶活值分别为F1 39.2 μmol/mL,F2 31.4 μmol/mL,F5 40.6 μmol/mL,真菌组合F1+F2+F5培养后酶活值为50.12 μmol/mL,复合真菌系酶活值比F5单菌株提高了23%。通过实验研究得出复合菌系对纤维素的降解效果优于单一菌株,菌株F1、F2和F5具有潜在的开发价值。     

不同熟性马铃薯各生育时期功能叶生理指标变化的研究

为了探讨不同熟性马铃薯各生育时期功能叶几种酶活性及脂质过氧化水平的变化情况,并为早熟马铃薯品种的选育提供参考。以马铃薯早熟品种‘东农303’和中晚熟品种‘延薯4号’为试验材料,测定了马铃薯功能叶的超氧物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)等三种酶的活性和丙二醛(MDA)含量。马铃薯功能叶的SOD活性在整个生育时期始终呈上升趋势;MDA含量在苗期最高,然后急剧下降,在块茎形成期略有上升;CAT活性在苗期最高,之后下降,在花期和块茎形成期间变化微弱;POD活性在现蕾期达到最高,之后下降,块茎形成期活性最低。‘东农303’的SOD、CAT及POD的酶活性在全生育期中都高于‘延薯4号’,说明尽管早熟品种生育时期较短,但其功能叶的生理生化功能仍很旺盛。     

叶面喷施MnSO4对马铃薯植株叶片生理特性和块茎品质的影响

锰是马铃薯生长发育不可缺少的微量元素之一,本试验以‘青薯9号’为供试品种,设置了0(CK)、0.05%(T1)、0.1%(T2)、0.6%(T3)、1.1%(T4)5个MnSO₄浓度处理,对马铃薯幼苗期至块茎形成期进行叶面喷施,研究锰素对马铃薯叶片生理特性以及块茎贮藏期品质变化的影响。结果表明,过氧化物酶(peroxidase,POD)、氧化物歧化酶(oxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)活性随着喷施MnSO₄浓度的增加呈先升高后降低的趋势,其中喷施浓度为0.05%~0.1%MnSO₄可显著提高马铃薯叶片的POD活性,浓度为0.1%MnSO₄促进SOD、CAT活性的提高。喷施浓度为1.1%MnSO₄有利于块茎形成期根系活力(TTC还原量)的提高。就马铃薯块茎品质而言,喷施浓度为0.1%~0.6%MnSO₄可有效提高马铃薯块茎可溶性蛋白、有机酸、Vc、淀粉含量,且有利于减少贮藏期其各品质的流失;而喷施MnSO₄对块茎有机酸含量影响较小。由此表明,喷施0.1%~0.6%的MnSO₄可提高马铃薯植株叶片生理特性,并优化马铃薯品质。     

马铃薯块茎膨大特性及其与单薯鲜重之间的相关性

为定量分析马铃薯块茎膨大特性及其与单薯鲜重之间的相关性,于2018-2019年马铃薯生长季开展不同种植管理模式的田间试验,通过分析马铃薯单薯鲜重和块茎膨大速率等随结薯天数的变化规律,以及块茎膨大参数与单薯鲜重之间的内在关系,明确了马铃薯块茎膨大特性及其与单薯鲜重的相关性。结果表明：各处理马铃薯单薯鲜重随结薯天数呈“S”型曲线变化趋势,在结薯35d后,水肥一体化（TI）处理的单薯鲜重显著高于常规水肥（TC）处理;各处理马铃薯块茎膨大速率随结薯天数呈“单峰”曲线的变化趋势,块茎膨大速率达到最大值成熟期时,TI处理的块茎膨大速率高于TC处理,但差异不显著;马铃薯块茎膨大主要参数均与最终单薯鲜重呈正相关,但均未达到显著相关水平,快增期膨大速率R₂和缓增期膨大速率R₃均与平均膨大速率R间达到极显著正相关,说明TI处理可以保障水肥的精准供应,特别是在马铃薯生长后期可以有效防止植株早衰,提高块茎膨大快增期和缓增期膨大速率,促进马铃薯块茎膨大和干物质积累,而TC处理在马铃薯生长后期容易出现肥料供应不足的情况,抑制了马铃薯块茎膨大。此外,马铃薯块茎平均膨大速率和最大膨大速率主要受块茎快增期和缓增期膨大速率的影响。     

Impact of high temperatures on the marketable tuber yield and related traits of potato

A rapid warming of 2.8–5.3 °C by the end of this century is expected in South Korea. Considering the current temperature during the spring potato growing season (emergence to harvest; ca. 18 °C), which is near the upper limit of the optimum temperature for potato yield, the anticipated warming will adversely affect potato production in South Korea. The present study assessed the impact of high temperature on the marketable tuber yield and related traits of cv. Superior (which makes up 71% of the annual potato production in South Korea) in four temperature-controlled plastic houses and an outdoor field (37.27°N, 126.99°E) during 2015–2016. The target temperatures of the four plastic houses were set to ambient (AT), AT+1.5 °C, AT+3.0 °C, and AT+5.0 °C. The marketable tuber yield was significantly reduced by 11% per 1 °C increase over a temperature range of 19.1–27.7 °C. The negative impact of high temperature was associated not only with the yield loss of total tubers, which was mostly explained by the slower tuber bulking rate, but also the reduced marketable tuber ratio under temperatures above 23 °C, which was mainly attributed to the reduced number of marketable tubers (r = 0.79***). Under moderate temperatures below 23 °C, the source limited the number of marketable tubers without reducing the marketable tuber ratio. In contrast, the number of marketable tubers was limited by the marketable tuber set at the early growth stage rather than the source under the higher temperatures, which resulted in the reduction in the marketable tuber ratio below 56%. These results suggest that the objectives of breeding and agronomic management for adapting to the rapid warming in South Korea should include maintaining the ability to form tubers at the early growth stage under high temperatures, as well as the photosynthetic capacity and sink strength of the tubers.