荧光标记基因转化棉花黄萎病菌及标记菌系选育

为了研究黄萎病菌的侵染机制,通过农杆菌介导的转化方法,将绿色荧光蛋白基因sGFP导入落叶型黄萎病菌VD07038,将红色荧光蛋白基因mCherryRFP导入非落叶型黄萎病菌Bp2中,分别获得了具有绿色、红色荧光信号的阳性转化子。经过分子验证和连续继代培养,证明了这些转化子具有遗传稳定的对潮霉素的抗性。通过对转化子的菌落形态、生长速度和致病力进行检测,发现大部分转化子与野生型基本一致,少量转化子发生变异,其中转化子Bp2R-30不能产生微菌核,致病力显著下降。利用荧光显微镜观察了转化子VD07038G-10在感病棉花品种苏棉22幼苗根部的侵染情况。结果表明,在接菌12 h后VD07038G-10的孢子可吸附在根表面;接种7~9 d后,菌丝入侵到棉花根部的维管组织。本研究获得的荧光蛋白标记的棉花黄萎病菌VD07038G-10可用于实时观测黄萎病菌侵染棉花根系的过程,并且可以定量鉴定不同棉花品种对该菌系的抗性,为棉花黄萎病菌抗性鉴定提供一种新方法。     

湖南省棉花黄萎病菌致病力分化及致病型分布研究

【目的】研究湖南主产棉区黄萎病菌致病性变异情况,为湖南棉花抗病品种选育推广及棉花黄萎病综合防控提供理论依据。【方法】对湖南省各主产棉县(区)分离的77个黄萎病菌单孢进行培养特性观察,测定其中31个菌株生长速率、产孢量和致病力,并以SAS 9.1.3统计分析软件对供试菌株致病力聚类。以特异性引物(D-1/D-2和ND-1/ND-2)经聚合酶链式反应检测24个菌株的致病类型。【结果】根据微菌核产量及在马铃薯葡萄糖琼脂培养基上培养的菌落特性,菌株可划分为菌核型、菌丝型和中间型3种培养类型,分别占总菌株数的14.28%、42.86%和42.86%。供试菌株生长速率为1.22~2.54 mm·d~(-1),产孢量为5.3×10~6~40.6×10~6 mL~(-1),各菌株之间存在明显差异。根据平均病情指数聚类结果将供试菌株划分为致病力强的Ⅰ型、致病力弱的Ⅱ型和致病力中等的Ⅲ型,分别占3.2%、12.9%和83.9%。【结论】湖南省棉花黄萎病菌以菌丝型和中间型为主要培养类型,且致病力存在明显分化;致病型检测结果表明目前湖南主产棉区黄萎病菌以落叶型为主。     

棉花黄萎病菌鸟氨酸脱羧酶抗酶蛋白基因VdOAZ的功能分析

【目的】明确棉花黄萎病菌中鸟氨酸脱羧酶抗酶蛋白(OAZ)基因(VdOAZ)的功能。【方法】以大丽轮枝菌野生型菌株V592的基因组DNA和cDNA为模板,对VdOAZ基因全长进行克隆并测序。构建针对VdOAZ基因的敲除载体和互补载体,通过农杆菌介导的遗传转化筛选VdOAZ基因敲除菌株和和互补菌株。以野生型菌株V592为对照,对VdOAZ基因敲除突变体和互补菌株的菌落生长速率、产孢量、微菌核产量及对棉花的致病力进行测定;通过实时荧光定量逆转录聚合酶链式反应测定致病相关的其他基因在VdOAZ基因敲除突变体中的表达量,及亚精胺诱导条件下,V592菌株中VdOAZ基因及致病相关的其他基因的相对表达量。【结果】从棉花黄萎病菌中克隆到VdOAZ基因的全长为1 006 bp,具有2个开放阅读框(Open reading frame,ORF),ORF2编码的蛋白具有OAZ所特有的ODC-AZ保守结构域。与野生型菌株V592和互补菌株相比,VdOAZ基因敲除突变体的菌落生长速率降低、微菌核产量及产孢量明显减少,对棉花的致病力下降,表明VdOAZ基因与大丽轮枝菌分生孢子和微菌核的产生有关,并参与大丽轮枝菌致病。在VdOAZ基因敲除突变体中,VdPKAC1、VMK1、VdNLP1、VdNLP2和VdSge1基因表达量显著上调;V592菌株经亚精胺诱导培养后,VdOAZ基因的表达量显著上调,而上述5个致病相关基因的表达量均明显下调,表明VdOAZ基因对其表达具有负调控作用。【结论】VdOAZ基因响应多胺水平改变,通过调控VdPKAC1、VMK1、VdNLP1、VdNLP2、VdSge1的表达影响大丽轮枝菌孢子产生、微菌核形成和致病过程。     

棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体库的构建及其表型分析

 以棉花强致病力黄萎病菌株V592为材料,利用农杆菌介导的T-DNA插入技术构建了一个含15000个转化子的突变体库,对突变体的生物学特性、致病力及T-DNA插入拷贝数进行研究,结果显示：(1) 突变体的菌落形态分为菌核型、中间型、菌丝型和菌膜型,分别占92.12%,4.54%,3.19%和0.15%;（2）菌核型、中间型和菌丝型菌株,在菌落生长速度和孢子大小方面无明显差异;而在产孢量方面,菌核型普遍强于中间型和菌丝型;（3）致病性测定显示,菌核型的致病力普遍强于中间型和菌丝型;（4）Southern杂交显示,T-DNA单拷贝数插入的突变体比率约为70.99%,而菌核型的单插入率为80.00%,明显高于中间型(69.23%)和菌丝型(64.71%)。以上结果表明,农杆菌介导转化技术可用于棉花黄萎病菌突变体库的快速构建,突变体的菌落表型与其产孢能力、致病力及T-DNA插入拷贝数等之间存在一定的相关性。     

温度胁迫对棉花黄萎-病菌致病力的影响

在不同温度条件下对棉花黄萎病菌同一菌株进行继代培养至11代,试验结果表明温度对棉花黄萎病菌的致病力有明显的影响.无论在何种温度条件下(15～30℃)均表现随着培养代数的增加,病原菌的致病力先有减弱趋势,而后又逐渐回升.高温胁迫对病原菌致病力的影响较明显,30℃条件下培养至11代,病原菌的致病力明显高于对照,即较高温度较长时间的选择压力,使病原菌的致病力明显提高.温度对病原菌的室内培养特性也有影响,随着温度的升高,菌株产生菌核减少.     

河南省不同地区棉花黄萎病菌分离物致病性及其毒素致萎活性测定

在河南省不同地区分离并鉴定33株棉花黄萎病菌分离物,并进行了致病力和粗毒素致萎活性测定。致病力结果表明,河南省棉花黄萎病菌分离物可分为强、中、弱3种致病力类型,分别占48.5%、21.2%、30.3%。河南省同一地区内不同分离物间致病力差异明显。粗毒素致萎活性测定结果表明,黄萎病菌强致病力分离物分泌的粗毒素对棉苗的致萎力较强,弱致病力分离物分泌的粗毒素对棉苗的致萎力较弱,强、中、弱3种致病力类型分离物在72h时对棉苗的平均致萎指数分别为63.82、52.38、45.83。采用考马斯亮蓝法测定不同分离物粗蛋白含量,结果表明,不同黄萎病菌分离物分泌的粗蛋白含量存在明显差异,且与其所致的病情指数呈显著正相关。     

几种氨基酸铜对大丽轮枝菌微菌核形成的抑制作用

大丽轮枝菌(VerticilliumdahliaeKleb.)是引起棉花黄萎病的病原菌,它能以其休眠体微菌核的形式在土壤中长期存活,并保持对寄主的侵染力。Bell等认为真菌的微菌核黑色素具有抵抗自然界紫外光辐射和土壤微生物侵袭的功能,不少学者认为大丽轮枝菌的微菌核黑色素与菌株致病力有关,黑色素受抑制的菌株致病力降低。外界环境,如温度、杀菌剂等影响大丽轮枝菌微菌核和微菌核色素的形成。近年来,复合氨基酸铜作为一种新型的杀菌剂已有很多报道。本实验室最早把复合氨基酸铜用于防治棉花黄萎病,并研究了甘氨酸铜对棉花黄萎病株的过氧化物酶、多酚氧…     

禾谷镰孢菌FGSG＿09482基因功能初探

为研究禾谷镰孢菌FGSG09482基因的生物学功能,以禾谷镰孢菌为试材,采用Split-Marker基因敲除技术构建基因敲除盒,PEG (聚乙二醇)介导转化法转化禾谷镰孢菌原生质体,在含有潮霉素的培养基上培养筛选,获得FGSG09482基因敲除突变株。通过观察比较其敲除突变体表型,从而分析鉴定该基因的生物学功能。结果表明:以野生型PH-1作为对照,敲除突变体的菌落形态没有明显变化,分生孢子形态没有明显差异,培养滤液颜色没有明显区别。分生孢子侵染番茄果实实验表明,以番茄果实为侵染宿主,对比野生型PH-1,突变体致病力没有减弱。但突变体菌落的生长速率滞后于野生型PH-1;敲除突变体的产孢量低于野生型PH-1;有性杂交实验表明,敲除突变体几乎不产生子囊壳,野生型PH-1可以。本研究初步表明,FGSG09482基因对禾谷镰孢菌菌落的生长速率有一定的调控作用;对禾谷镰孢菌的分生孢子的产量、子囊壳的产生也有影响,推测FGSG09482基因可能与禾谷镰孢菌有性生殖、无性生殖过程相关。     

江苏省棉花黄萎病菌的培养特性及致病力分化监测

 对2008年来自江苏的37个棉花黄萎病菌菌株进行了培养特性及致病性分化监测。根据在PDA培养基上生长时形成微菌核的多少,菌株可分为3种培养类型,其中菌核型占54.1%,菌丝型占24.3%,中间型占21.6%。菌核型上升成为主要的培养类型,并且出现了初分离培养时,菌落特征为完全黑色微菌核的菌膜菌核型菌株。采用特异性引物（D-1/D-2和ND-1/ND-2）PCR检测菌株的致病类型,结果落叶型菌株占83.8%,非落叶型菌株占16.2%,显示目前江苏省棉花黄萎病菌以落叶型菌株为主,并且在每个植棉市都有分布。苗期致病力测定表明江苏省棉花黄萎病菌存在明显的致病力分化,其中致病力强的菌株占27.0%,中等的占40.5%,弱的占32.4%,并且在落叶型和非落叶型群体中都存在致病力强、中、弱的菌株。     

棉花黄萎病菌VdSge1基因的敲除与功能分析

为了明确棉花黄萎病菌大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)的VdSge1基因功能,本研究利用基因同源重组原理,通过构建敲除载体,对棉花黄萎病菌落叶型强致病力菌株V592的VdSge1基因进行了敲除,获得了4个目标基因敲除的突变体;以野生型菌株V592为对照,通过对敲除突变体生物学性状和致病性测定,结果表明,突变体的菌落生长速度、产孢量明显高于野生型,并且丧失对棉花的致病性。利用q RT-PCR对其他基因在突变体中的表达情况进行分析,结果表明,VdSge1基因敲除后,VMK1、VGB和VdGARP1的表达量随之下降,而VDH1和PevD1的表达却明显上升。由此说明,VdSge1基因与大丽轮枝菌的菌落生长速度、产孢量及致病性密切相关,并且可以影响其他一些基因的表达。     

大丽轮枝菌微菌核快速形成培养基的筛选

大丽轮枝菌是广泛分布的土壤习居菌,能引起棉花黄萎病害,因其形成的微菌核生命力强,可在土壤中存活多年,是大丽轮枝菌型黄萎病的主要初侵染来源。为开展微菌核的研究,本试验对微菌核形成最佳培养基进行了筛选,采用6种培养基,培养6株大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.),通过生长速率、微菌核数量、微菌核直径和微菌核萌发率4项指标筛选合适的培养基。结果表明：改良燕麦培养基形成微菌核的数量和直径均优于其他培养基;M1和BMM培养基形成微菌核的数量较多,其微菌核直径均小于半组合培养基。因此,改良燕麦、M1和BMM培养基,根据实验需要均可作为快速培养微菌核的理想培养基。     

农杆菌介导转化大丽轮枝茵的体系优化

为了揭示大丽轮枝菌的遗传变异和致病机理,以含潮霉素为抗性筛选标记、绿色荧光蛋白GFP为报告基因载体,优化了农杆菌介导转化大丽轮枝菌的遗传转化体系,获得了大丽轮枝菌菌株V991和BP2含绿色荧光蛋白GFP的转化子,转化率达到100×10-6～550×10-6.优化的转化条件为:农杆菌以IM液体培养基调节浓度至OD600=...     

Identification of Pathogenicity Defective Mutants from a T-DNA Insertion Mutant Library of Verticillium dahliae

[Objective] Our research aimed to identify pathogenicity defective mutants from a T-DNA insertion mutant library of Verticillium dahliae strain Vd991 and to analyze pathogenicity-related genes. [Method] In total, 294 T-DNA insertion mutants of V. dahliae were tested for their virulence using a cotton infection assay. Southern blot assays were performed to identify the T-DNA insertion copy number of each pathogenicity defective mutant. DNA sequences flanking the T-DNA insertional sites of each mutant were analyzed by high-efficiency thermal asymmetric interlaced PCR. [Result] Based on the virulence assay, the disease indices of cotton plants inoculated with each mutant decreased very significantly in comparison with the index of those inoculated with Vd991. The Southern blot assay revealed that only one mutant contained two T-DNA insertions, while the remaining eight mutants harbored a single T-DNA insert. An analysis of biological characteristics found that the growth and conidial production of these mutants were impaired by the T-DNA insertions compared with the wild type Vd991. The T-DNAs' insertion position and distribution in each mutant were identified by comparison with genome sequences of strain VdLs.17. Furthermore, the pathogenicity-related genes were cloned from strain Vd991. [Conclusion] The screening and identification of T-DNA insertion mutants is an effective method to identify the pathogenicity-related genes of V. dahliae on a genome-wide scale. This laid a foundation for the further breeding of disease-resistant cotton varieties and will promote the study of the pathogenic molecular mechanisms of V. dahliae.     

生防细菌NCD-2中抑菌功能相关基因的定位及克隆

枯草芽孢杆菌NCD-2菌株是一株有效防治棉花黄萎病的细菌,它通过产生抑菌物质达到对大丽轮枝菌的抑制作用。以该菌株作为有效成分的微生物农药已通过国家农药登记。通过原生质体转化法将含有转座子mini-Tn10的质粒pHV1249转入枯草芽孢杆菌NCD-2中,获得转化子。对转化子通过高温诱导转座子转座,获得4 000个NCD-2菌株的突变子。对这些突变子进行对大丽轮枝菌的抑菌作用测定,筛选到2株抑菌作用增强的突变子和4株抑菌作用降低的突变子。采用染色体步移技术对此6个突变子中转座子插入位点基因的侧翼序列进行克隆和测序,结合枯草芽孢杆菌168菌株的全基因组序列对测序结果进行序列同源性和基因定位分析,结果表明:抑菌作用增强的2个突变子中,转座子插入到一个功能未知的基因内部,此基因与枯草芽孢杆菌168菌株中的yvoA基因的同源性为98%;抑菌作用降低的4个突变子中,转座子插入位点对应于枯草芽孢杆菌168菌株中的phoP基因内部,插入位点的侧翼序列与枯草芽孢杆菌168菌株中的phoP基因的同源性达到98%。     

大丽轮枝菌致萎毒力指示菌的筛选及拮抗作用初探

为了筛选可指示Verticillium dahliae致萎毒素毒力大小的指示菌,并对致萎毒素抑制指示菌生长的机理进行初步探讨,采用指示菌平板打孔法,对黑曲霉(Aspergillus niger)BF-3758、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)等12种具有微生物种属代表性的菌株进行筛选;采用拮抗试验、致萎试验结合显微观察的方法,初步探索了Verticillium dahliae致萎毒素对指示菌生长的抑制作用。结果表明,Verticillium dahliae粗毒素对Aspergillus niger BF-3758的生长具有较强的抑制作用,且该抑制作用和粗毒素对离体叶片的致萎作用具有一致性,并存在一定的量效关系,Aspergillusniger BF-3758菌株可以作为Verticillium dahliae致萎毒素的毒力指示菌;Verticillium dahliae粗毒素可抑制Aspergillus niger BF-3758的孢子萌发和菌丝生长,对成熟菌丝也有破坏作用。上述研究可为评价Verticillium dahliae的致病力提供一种操作简便、耗时短、费用低的生物学方法。     

In vitro Antifungal Activity and Antifungal Mechanism of Essential Oil from Dill (Anethum graveolens L.) on Verticillium dahliae Kleb.

The objectives of the present study were to assess the antifungal effect of dill seed essential oil (EO) against V. dahliae and describe its mechanism of action. The microbroth dilution method was used at the minimal inhibitory concentration (MIC) and the dry mycelium weight and spore germination of the tested V. dahliae were also determined in a liquid culture to evaluate the anti-V. dahliae activity in vitro. The results showed EO was active against V. dahliae and MIC was 0.625 μL·mL^－1. Mycelial growth, mycelium weight and spore germination were inhibited by the EO in a dose-dependent manner. The results show that upon treatment of cells with EO, propidium iodide penetrated V. dahliae through a lesion in its plasma membrane. Thus, our results demonstrated that EO could be a potential source of plant-derived fungicides to control V. dahliae.