新疆橡胶草锈病病原菌的分离与鉴定

【目的】研究引起新疆伊犁橡胶草锈病的病原菌种类,为该病的有效防控提供科学依据。【方法】按照柯赫氏法则,分离田间橡胶草锈病病原并接种健康橡胶草以验证其致病性,采用显微镜观察橡胶草锈菌夏孢子形态,应用真菌通用引物NL1/NL4和锈菌通用引物ITS5-u/ITS4rust分别对锈菌的28S rDNA和ITS基因序列进行PCR扩增和测序,通过ITS序列构建系统发育树分析该菌种属地位。【结果】田间病样分离获得的锈菌可侵染健康株并且发病症状与田间症状一致。橡胶草锈菌夏孢子近球形、椭圆形或卵圆形,大小为(24~32 × 21~26) μm,淡黄色至栗褐色,有刺,单胞,壁厚为1~2.5 μm。新疆伊犁橡胶草锈菌与山柳菊柄锈菌最为接近,其序列同源性达到了99.06%。【结论】引起新疆伊犁橡胶草锈病的病原菌为山柳菊柄锈菌。     

葡萄糖氧化酶基因在草地早熟禾转基因植株中的表达

用农杆菌介导法将含有葡萄糖氧化酶基因(GO)和新霉素磷酸转移酶基因(NPTII)的重组质粒导入草地早熟禾品种超级伊克利,经卡那霉素筛选获得具有卡那霉素抗性的再生植株.PCR检测证明,GO基因已整合到草地早熟禾基因组中.RT-PCR检测、淀粉-KI显色反应和H2O2定量检测结果均表明,GO基因在转录和翻译水平上已得到表达.抗病性鉴定结果显示,转GO基因植株对锈病具有较高的抗性.     

1株侵染蓖麻的葡萄座腔菌菌株鉴定

从江苏盐城地区种植的蓖麻上采集分离到1株编号为YDJ08的病原菌。通过形态学观察和分子生物学研究对其进行鉴定,结果显示:在PDA培养基上,真菌菌落形态为圆形,菌落初期为白色,后转变为黑色,分生孢子呈梭形、薄壁、外壁光滑、无色;病原菌在蓖麻植株上接种后表现为木质部变黑;ITS和β-tubulin序列分析表明该菌株与Gen Bank中葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea)的序列相似性分别高达100%和99%。综合形态学和序列比对分析推断该菌株为葡萄座腔菌。这是首次报道侵染蓖麻的葡萄座腔菌,该菌株的ITS和β-tubulin序列的Gen Bank登录号为KJ530706、KJ530707。     

NPR1结构与功能的研究进展

病程相关基因非表达子(non-expressor of pathogenesis-related genes 1,简称NPR1)作为植物激素水杨酸(SA)信号的主要调节因子,参与系统获得性抗性(systemic acquired resistance,简称SAR)的建立,在植物抵抗病原菌的侵染中起着重要作用.核内单体化的NPR1作为辅因子通过与转录因子的相互作用正向调控病程相关(pathogenesis-related,简称PR)基因的表达;NPR1的翻译后修饰与降解也增加了其调节机制研究的复杂性.此外,该蛋白的作用已扩展到对植物生长发育、昼夜节律稳态、内质网分泌相关蛋白以及抗冻等的调控.以NPR1调控建立SAR过程中的机制为重点,综述其结构特征以及各方面的重要功能,为NPR1蛋白在植物生命活动中潜在作用机制的研究提供参考.     

小麦条锈菌转录因子PsSte12的克隆及生物学分析

【目的】克隆小麦条锈菌PsSte12基因,明确其序列特征、转录活性及其在小麦条锈菌侵染过程中的相对表达量。【方法】采用RT-PCR方法,从小麦条锈菌中获得PsSte12基因,利用生物信息学分析其序列特征,实时定量PCR技术检测其在小麦条锈菌不同侵染阶段的表达特征;借助酵母单杂交系统解析该基因的转录活性。【结果】克隆到1个小麦条锈菌基因PsSte12,该基因序列含有1个全长2 553bp的开放阅读框;基因组DNA序列含有4个内含子,分别位于开放阅读框第281,429,1 512,1 584位,长度分别为73,79,66和68bp。该基因编码蛋白含850个氨基酸,75个正电荷残基和90个负电荷残基。PsSte12与小麦秆锈菌、杨树锈菌、小麦赤霉菌及构巢曲霉菌中同源序列的相似性分别为87.9%,61.53%,24.3%和25.2%;PsSte12在小麦条锈菌侵染后24和36h大量表达,相对表达量分别为对照的61倍和123倍;PsSte12具有转录活性,其N端为转录激活区。【结论】成功克隆了小麦条锈菌STE类型转录因子PsSte12,证实其具有转录活性,在小麦条锈菌侵染早期诱导表达,推测其参与了小麦条锈菌的侵染过程。     

NH3基因转化水稻的研究

NPR1(non-expresser of pathogenesis related genes 1)是水杨酸(salicilic acid,SA)介导的植物系统获得抗性(systemic aquired resistance,SAR)的关键调控因子,在水稻中过量表达拟南芥NPR1和水稻NH1/OsNPR1(NPR1homologue 1)(NPR1的同源物)可增强抗病性.水稻基因组中还有4个NPR1旁系同源物(paralog).为了研究水稻NPR1旁系同源物3,NH3(NPR1 homologue 3),本文利用其自身启动子驱动NH3基因的表达,构建载体将其转入水稻,获得了10个T0代转基因植株.PCR检测证明NK3基因已成功转入水稻中.     

植物系统性获得抗性及其信号转导途径

 植物系统获得抗性 (SAR) ,是植物受到病原菌侵染后所激发的一种防卫反应。这种反应由植物抗病基因 (R)与病原菌无毒基因 (avr)的相互识别开始 ,由R基因下游的一些基因整合不同的抗病信号 ,通过水杨酸 (SA)将抗病信号传递下去。这一信号途径在SA下游受非诱导免疫 (NIM/NPR)基因的调控 ,激活NPR1可诱导病程相关蛋白 (PR)基因的表达 ,最终建立具有广谱抗性的SAR。SAR信号途径也可由模拟自然信号的化学物质激活 ,这些激活剂的应用是发展绿色化学农药的新思路。     

小麦条锈菌果胶酶基因PsPL1的克隆与功能分析

【目的】研究小麦条锈菌果胶酶基因PsPL1的功能,确定其在小麦条锈菌侵染过程中的作用,为揭示小麦与病原菌互作的分子机理奠定理论基础。【方法】利用RACE技术扩增PsPL1基因全长,通过qRT-PCR对PsPL1的表达特征进行分析,并在酵母系统中验证其编码蛋白信号肽的分泌功能,最后通过HIGS技术沉默PsPL1基因,确定其在条锈菌侵染小麦过程中的作用。【结果】克隆得到PsPL1基因全长,其ORF长471bp,编码157个氨基酸;经预测PsPL1蛋白包含一个果胶酶保守结构域,N端含有一段由21个氨基酸组成的信号肽序列;经酵母系统验证,确定PsPL1蛋白信号肽具有分泌功能;qRT-PCR分析发现,PsPL1在条锈菌侵染早期表达上调;利用HIGS技术沉默PsPL1基因后,条锈菌的产孢量没有发生明显变化。【结论】成功克隆了小麦条锈菌果胶酶基因PsPL1,明确了其分泌特性及表达特征。     

海岛棉GbNPR1基因全长cDNA的克隆及其在烟草中的表达

【目的】为棉花抗黄萎病基因工程育种提供新的基因源。【方法】以海岛棉为材料，利用同源序列法和RACE技术克隆海岛棉中SAR途径的主要抗病信号元件NPR1(none expresser of PR gene)的全长cDNA序列。【结果】推导的氨基酸序列与已知NPR1的同源性较低（39%～57%），但在功能区的同源性较高（79.2%），GbNPR1蛋白中含有BTB和锚蛋白重复序列结构域，且在起始密码子上游存在2个W框。在拟南芥中，A.tNPR1起始密码子上游有3个W框，对诱导NPR1的表达和激活NPR1介导的植物防卫反应至关重要，锚蛋白重复序列则是NPR1实现其功能必不可少的。构建了组成型植物表达载体，通过农杆菌介导法导入烟草，转基因植株经PCR和Southern杂交检测，表明目的基因已整合到烟草基因组中。离体叶片接种法对转基因烟草进行抗病性鉴定，表明对烟草赤星病菌（Alternaria alternata）的抗性有明显提高。转基因烟草经T1代遗传分析发现，基因以单拷贝插入。【结论】本研究得到的基因为海岛棉中NPR1的同源基因。     

Lasiodiplodia theobromae激活芒果防御酶基因差异表达的研究

【目的】为明确Lasiodiplodia theobromae侵染芒果组织的过程中对防御酶相关基因的诱导表达情况。【方法】本研究采用实时荧光定量PCR技术(qRT PCR)研究了Lasiodiplodia theobromae侵染芒果叶片和成熟果实时Mi POD、Mi PPO、Mi CHI、Mi PR1等7个防御酶基因表达情况。【结果】Lasiodiplodia theobromae侵染芒果果实后均不同程度的激活芒果抗病防御酶的活性,抗病防御酶相关基因的表达量极显著,均在被侵染36 h后达最大值,基因Mi POD表达量最高为0 h的33倍,Mi PAL为0 h的450倍;侵染叶片后,活性氧相关基因表达量极显著,均在被侵染24 h后达最大值,抗病相关基因中Mi POD和Mi PPO的表达量呈先上升后下降趋势,基因Mi CHI持续高表达,48 h时表达量达到最大值约为0 h的40倍,Mi PR1在接种72 h时出现最高表达量。【结论】研究表明,寄主植物感病后,Mi POD、Mi PPO、Mi CHI、Mi PR1等7个防御酶基因活性增强,增加寄主植物对病原菌的抵抗能力,进而延缓了病原菌在寄主组织内的迅速扩展。     

叶锈菌及信号分子诱导小麦TcLr35中β-1,3-葡聚糖酶基因的表达分析

【目的】β-1, 3-葡聚糖酶是一种病程相关（pathogenesis-related,PR）蛋白,了解小麦TcLr35中β-1, 3-葡聚糖酶基因在叶锈菌（Puccinia triticina）与TcLr35小麦互作体系中的表达模式,明确其与TcLr35小麦抗叶锈病相关性,进而探讨PR蛋白介导的小麦成株抗叶锈病的分子机理。【方法】在前期研究基础上,利用生物信息学方法分析已克隆β-1, 3-葡聚糖酶类病程相关蛋白基因TaLr35PR2结构特征,利用半定量RT-PCR方法结合genetools和SPSS软件检测叶锈菌及信号分子诱导后不同时间点该基因表达量,并明确其在小麦根、茎和叶各生长器官及小麦不同生长时期的基因表达模式。【结果】小麦TaLr35PR2含有信号肽,编码定位于液泡的碱性蛋白,蛋白序列与其他物种PR2类蛋白序列具有较高同源性,与普通小麦病程相关蛋白2亲缘关系最近,与水稻病程相关蛋白亲缘关系最远。小麦成株期接种叶锈菌后不同时间点,TaLr35PR2在亲和反应（Thatcher）中表达量变化不大,趋于平缓;而在非亲和反应（TcLr35）中的表达有显著差异,总体上,该基因在非亲和组合中表达量明显高于亲和组合中表达量。检测TaLr35PR2在成株小麦TcLr35各器官中基因表达,该基因在叶片中表达量随接菌时间点延长明显增加,并在接菌后48 h达到表达高峰;而在根中接菌后各时间点均未检测到基因表达;在茎中接菌后48 h开始有少量表达,但表达量变化不大,趋于平缓,总体表达丰度为叶＞茎＞根。在小麦生长发育的不同时期,除1叶期外,该基因在TcLr35和Thatcher中均有表达,Mock（未接菌处理）反应中,TaLr35PR2在小麦不同生长期的表达呈上升趋势;接种叶锈菌后,TaLr35PR2在亲和反应和非亲和反应小麦各生长时期的表达量均高于Mock反应,且在成株期表达稳定。信号分子水杨酸（salicylic acid,SA）、脱落酸（abscisic acid,ABA）均能诱导该基因的表达,信号分子预处理后接种叶锈菌,基因表达量显著上调。【结论】TaLr35PR2的表达受叶锈菌诱导,TaLr35PR2可能参与SA、ABA介导的信号通路,并参与小麦TcLr35成株抗叶锈病防御反应。     

穿山龙锈病的发生危害及防治措施

穿山龙锈病是穿山龙（Dioscoreae nipponica Makino）上的一种新病害。2004～2006年对栽培穿山龙采用随机五点取样法,对野生穿山龙采取踏查法调查了该病害在辽东山区发生情况,并对病原菌进行形态观察、分离、鉴定,确定病原菌为Puccinia dioscoreae Kom.,属担子菌亚门冬孢菌纲柄锈菌属薯蓣柄锈菌。最后提出了农业综合防治措施和药剂防治措施。     

不同灌溉量对草坪草光合作用的影响

2004年7月和9月在北京林业大学草坪研究所试验基地,对不同灌溉量下草地早熟禾、高羊茅、结缕草分别进行光合观测,分析3种草坪草净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度、光补偿点和光饱和点的变化趋势.研究结果表明:3种草的净光合速率随灌溉量的增加而增大;3种草的蒸腾速率和气孔导度随灌溉量的增加而增大,并且两者呈显著正相关;光响应曲线的斜率也是随灌溉量的增加而增大;结缕草的水分利用效率和光饱和点显著高于高羊茅和草地早熟禾,且光补偿点最低.     

草地早熟禾褐斑病的发生与生物防治研究进展

系统的总结了草地早熟禾褐斑病的寄主、病症、危害及主要病原物的特征。对国内外草地早熟禾褐斑病生物防治的研究进展进行了较为详细的介绍。并提出了褐斑病生物防治面临的主要问题。     

Stomatal Penetration of Wheat Seedlings by Stem and Leaf Rust: Effect of Light and Carbon Dioxide

Removal of atmospheric carbon dioxide enhanced penetration of seedling wheat by stem rust Puccinia graminis in light and dark but did not materially affect penetration by leaf rust P. recondita. A concentration of 5 percent CO(2) nearly suppressed penetration by P. graminis but not by P. recondita. Thus light may promote penetration by P. graminis through photosynthetic reduction of CO(2) within the leaf and P. recondita may penetrate independently of light because it is relatively insensitive to the effects of CO(2).     

小麦条锈病和白粉病成株抗性研究进展与展望

 利用成株抗性是小麦抗病育种的重要方向,本文综述了小麦条锈病和白粉病成株抗性鉴定方法、基因定位和克隆及其在育种中的应用。将报道的72个条锈病成株抗性数量性状遗传位点（quantitative trait loci,QTL）和82个白粉病成株抗性QTL整合到一张连锁图谱上,控制2种病害的基因簇（≥5个QTL）有8个,其中位于7DS的Yr18/Lr34/Pm38和1BS的Yr29/Lr46/Pm39对条锈病、叶锈病和白粉病均表现成株抗性,位于4DL的Yr46/Lr67位点可能也对白粉病表现成株抗性,Yr18/Lr34/Pm38和Yr36已被克隆,Yr29/Lr46/Pm39的克隆已取得良好进展,为培育兼抗和成株抗性相结合的品种提供了可用基因。总结了成株抗性在中国小麦育种中的应用现状,并用实例证实了培育成株抗性品种的可行性,建议对兼抗条锈病和白粉病成株抗性的咸农4号和小偃6号等进行遗传分析,育种工作者和品种审定部门需要转变观念,将成株抗性利用作为国内条锈病和白粉病抗性育种的重要内容。     

加拿大小麦生产和锈病防治

小麦是加拿大种植面积最大的作物,大部分种植于加拿大西部曼尼托巴省、萨斯喀彻温省、阿尔伯塔省的草原省份。在加拿大小麦种植面积大约有1 000万hm2,包括700万hm2的六倍体春小麦,200万hm2的硬粒小麦和100万hm2的冬小麦。六倍体小麦又根据不同的质量标准和多样化的食品分类、市场需要等划分成很多类。其中最主要的一类叫加西硬红类(CWRS),是加拿大最主要用于做面包的春小麦品种系列。历史上危害小麦的病害主要是由秆锈菌(Puccinia graminisf.sp.tritici)引起的小麦秆锈病。在加拿大抗秆锈病的第一个重要品种是Thatcher,从20世纪30年代到70年代早期广泛种植。然而Thatcher对由叶锈菌(P.triticina)引起的叶锈病十分感病。多年来,随着含其他抗锈基因(主要是Sr2,Sr6,Sr7a,Sr9b,Lr13,Lr14a,Lr16,Lr34)品种的育成和推广,秆锈病得到了很好的控制,但叶锈病却由于P.triticina种群变化,导致例如Lr13和Lr16抗性基因的抗性丧失,仍然造成很大的损失。小麦条锈病主要由柄锈菌(P.striiformisf.sp.tritici)引起的,长期以来,条锈病是阿尔伯塔南部灌溉区小麦生产上的主要病害,但是自2000年以来,小麦条锈病已经在加拿大中部草原区和安大略南部发现,并造成严重危害。加拿大小麦品种中,只有少数含有中抗水平的Yr18抗条锈基因,而大多数小麦品种对条锈病的抗性基础及抗病遗传尚不清楚。展望未来,锈病仍然是加拿大小麦的主要病害,如条锈病或者是具有高致病力的秆锈病小种,Ug-99可能会是加拿大小麦及谷物生产的新威胁,目前解决这些问题的最好策略是致力于长期的抗锈病遗传育种研究,包括聚合有效耐用的基因,对基因进行有效的部署和聚合抗性基因使遗传资源最大化等手段。将科研重点放在自然遗传抗病方面旨在使加拿大农民能够按对自然环境有利的方式来生产化学残余量最少的小麦,从而在国内和国际市场竞争中占据优势。