玉米弯孢叶斑病菌致病相关黑色素和毒素合成基因协同表达研究初探

玉米弯孢叶斑病菌(Cochliobolus lunatus)次生代谢产生的黑色素和毒素是重要的致病因子。为明确DHN黑色素合成基因Brn1与毒素合成相关基因Clt-1之间的表达关系,以弯孢菌产黑色素及产毒素缺陷突变株为材料,采用Semi-Quantitative RT-PCR分析发现Brn1和Clt-1在黑色素合成基因Brn1沉默突变株T5和产毒素缺陷型突变株T806中的表达均同步受到抑制,初步证明Brn1与Clt-1在弯孢菌中的表达调控存在一定的关联性。紫外-可见光谱分析表明,Clt-1基因敲除突变株△Clt-1和△Clt-2黑色素的吸光值大于T5,低于野生菌株CX-3,与发酵液颜色变化一致。红外光谱分析表明,CX-3、△Clt-1、△Clt-2和T5 4种菌株分泌的胞外黑色素之间有一定的差异。其中,T5在2854cm-1处几乎没有吸收峰,即缺失了C-H基团;在1745.01cm-1、1550.84cm-1、1379.68cm-1处都没有特征吸收峰,即没有C=C的伸缩振动峰。T5缺失了DOPA黑色素特性,说明Brn1基因可能与上述2个基团的合成存在某些联系。该研究对Brn1与Clt-1协同表达关系进行了初步探索,为在系统生物学水平上揭示玉米弯孢叶斑病菌致病机理奠定了基础。     

玉米大斑病菌的胞外黑色素种类及影响其产量的因素

【目的】对玉米大斑病菌胞外黑色素的种类进行确定,探索影响玉米大斑病菌野生型菌株胞外黑色素产量的因素。【方法】利用酸碱沉淀法提取玉米大斑病菌01-23（野生型）菌株和1,3,8-三羟基萘还原酶（3HNR）基因缺失突变菌株ΔSt3hnr-3的胞外黑色素,采用红外光谱分析确定黑色素的种类。通过在培养基中添加不同的物质,确定影响胞外黑色素产量的因素。【结果】玉米大斑病菌胞外黑色素不同于DHN黑色素,2种黑色素的理化性质相似,溶解于热碱溶液,且与FeCl3反应产生沉淀。在振荡培养条件下,加入酪氨酸和三环唑分别使胞外黑色素的产量提高了2倍和1.5倍,而Cu2+浓度低于0.5 μmol•L-1利于胞外黑色素的合成,反之则表现抑制作用;pH值为6时较利于对胞外黑色素分泌。【结论】玉米大斑病菌胞外黑色素为DOPA黑色素类型,酪氨酸和三环唑对胞外黑色素的产生具有明显促进作用。     

玉米弯孢菌叶斑病病原菌的研究

从各地采集的玉米叶上分离到弯孢菌属的６个种,即新月弯孢、不等弯孢、中隔弯孢、苍白弯孢、棒状弯孢、画眉弯孢,椐在玉米自交系上人工接种测定结果,上述６个种对玉米均有致病性,并引起玉米弯孢菌叶斑病,产生曲型症状,不同的种在不同自交系上的致病性差异显著。     

玉米弯孢叶斑病菌Fus3/Kss1-MAPK级联途径的相关基因鉴定与结构特征分析

植物病原真菌Fus3/Kss1-MAPK级联途径在调控病原菌附着胞形成和致病性等方面起重要作用。为了明确Fus3/Kss1-MAPK级联途径在玉米弯孢叶斑病菌中的调控作用,笔者采用生物信息学方法,对玉米弯孢叶斑病菌全基因组中的Fus3/Kss1-MAPK级联途径的相关基因进行鉴定并对其分子结构特征分析。结果表明:从玉米弯孢叶斑病菌中鉴定出Fus3/Kss1-MAPK级联途径中3个蛋白激酶基因Clf、Map2k、Clk1和一个锚定蛋白基因Cl Ste50。蛋白序列分析以及进化树构建等表明它们分别与来源其他植物病原真菌的Fus3/Kss1-MAPK途径中的激酶蛋白和锚定蛋白具有相似的结构特征和保守结构域,有较高同源性和较近的亲缘进化关系。玉米弯孢叶斑病菌Fus3/Kss1-MAPK途径的相关蛋白激酶Clk1、Map2k、Clf和锚定蛋白Clste50与其他真菌Fus3/Kss1-MAPK途径的相关蛋白结构相似,推断有相似的功能。     

玉米大斑病菌小柱孢酮脱水酶StSCD家族鉴定及其功能分析

【目的】小柱孢酮脱水酶（scytalone dehydratase,SCD）是黑色素合成过程中的关键酶。本文旨在鉴定玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）小柱孢酮脱水酶基因（StSCD）家族,并分析玉米大斑病菌附着胞发育过程中StSCD基因家族表达量差异及SCD抑制剂对黑色素合成的影响,为进一步研究StSCD基因家族在黑色素合成和附着胞发育中的作用打下基础。【方法】利用玉米大斑病菌野生型菌株01-23的全基因组数据,获得StSCD基因家族的全序列,并与玉米小斑病菌（Cochlibolus heterostrophus）、稻瘟病菌（Pyricularia oryzae）、瓜类炭疽病菌（Colletotrichum lagenaria）等真菌的SCD进行序列比对;收集玉米大斑病菌附着胞不同发育时期的材料进行实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析,获得不同时期、不同StSCD的表达量,从而确定与病菌侵染和附着胞黑色素化密切相关的脱水酶基因;使用SCD抑制剂环丙酰菌胺处理玉米大斑病菌,测定菌落生长速度、黑色素合成量、附着胞膨压等,确定StSCD在附着胞发育过程中的作用。【结果】玉米大斑病菌全基因组中共鉴定到4个StSCD,其编码蛋白具有SCD保守结构域及保守的催化及底物结合氨基酸残基。StSCD3与灰葡萄孢（Botrytis cinerea）中功能冗余的SCD2蛋白具有较高同源性,StSCD4与多主棒孢（Corynespora cassiicola）中参与黑色素合成的SCD蛋白具有较高同源性。通过分析玉米大斑病菌生长发育过程中不同时期StSCD的表达量发现,在附着胞时期4个StSCD表达量均上调,其中StSCD3、StSCD4表达量上调尤为显著,附着胞再生菌丝时期StSCD3、StSCD4的表达量均显著下降,并且在附着胞诱导整个时期StSCD4的表达量较高。环丙酰菌胺处理玉米大斑病菌后,黑色素合成受阻,附着胞膨压显著降低。【结论】玉米大斑病菌含有4个StSCD,推测StSCD4参与DHN（1,8-间苯二酚）黑色素的合成,并进而影响附着胞膨压积累。     

康氏木霉PLA_2基因的生物学功能及诱导玉米抗弯孢霉叶斑病作用

本研究从康氏木霉T30的cDNA中克隆了PLA2基因,然后用PLA2敲除突变株为材料在玉米接弯孢霉叶斑病菌的条件下研究此基因的生物学功能。敲除突变株P82（ΔPLA2）所分泌的胞外几丁质酶和β-1,3-半乳糖苷酶的酶活要比野生型低。玉米接种弯孢霉叶斑病菌条件下,突变株的生防实验表明其具有较好的诱抗作用。此基因大肠杆菌表达产物在离体玉米叶片上同对照相比产生更大的叶斑。PLA2基因在木霉对抗弯孢霉叶斑病菌同玉米互作可能是一种负调控方式,要对此基因与玉米的非亲和互作还需对此基因互补进行功能验证。     

DHN黑色素与玉米大斑病菌附着胞膨压形成的关系

 【目的】探讨玉米大斑病菌胞内DHN黑色素在附着胞膨压产生过程中的作用,明确玉米大斑病菌的侵入机理。【方法】通过诱导玉米大斑病菌附着胞产生,确定附着胞形成的最佳条件,利用溶质排斥技术及incipient-cytorrhysis技术对玉米大斑病菌野生型菌株01-23和黑色素缺失突变体△St3hnr附着胞细胞壁孔径大小和膨压进行测定。【结果】野生型菌株01-23细胞壁孔径范围是2.1—2.7 nm,膨压在5.4 MPa左右;黑色素缺失突变体△St3hnr细胞壁孔径范围是2.7—3.3 nm,膨压在4.1 MPa左右;缺乏黑色素的附着胞不能形成高膨压,丧失了穿透能力。【结论】黑色素层对溶质分子外渗的阻挡作用导致了附着胞高膨压的产生,膨压产生的机械穿透力在玉米大斑病菌穿透基质平面的过程中发挥了重要作用。     

玉米弯孢霉叶斑病菌的寄生适合度与RAPD分析

对采自河北省14个玉米产区的28个玉米弯孢霉叶斑病标样进行了分离鉴定,发现新月弯孢(Curvularialunata)占57.1%,棒状弯孢(C.clavata)占17.9%,画眉草弯孢(C.eragrostidis)占14.3%,中隔弯孢(C.inter-media)占10.7%。将4种玉米弯孢霉叶斑病菌接种在9个玉米自交系和杂交种上进行寄生适合度测定,发现新月弯孢和中隔弯孢的致病性最强,其次为棒状弯孢,画眉草弯孢的致病性最弱。用23条随机引物对28个菌株进行RAPD扩增,共获得了185个RAPD标记,其中多态性标记142个,多态性几率P=76.8%。利用菌株间的遗传相似性进行聚类分析,发现4种弯孢在种间存在的遗传差异可能是导致致病性差异的一个原因。在新月弯孢种内也存在较大的遗传差异,部分新月弯孢菌株与其它3种弯孢霉亲缘关系较近。     

一株产黑色素芽孢杆菌的分离与鉴定

从人的头发样品中筛选出1株产黑色素芽孢杆菌ZH168.对该菌株形态、生理生化特征、16S rDNA基因序列及全细胞蛋白电泳研究结果表明,ZH168菌株为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis.该菌产生的胞外黑色素在可见-紫外光区均有吸收,紫外区光吸收强,随着波长的减小,吸收增强,在210 nm左右有1个吸收高峰;红外光谱与合成的多巴黑色素很相近,具有黑色素吲哚结构的吸收峰.电子自旋共振谱是轻微不对称的典型单线一次微商波谱.综合以上结果确定该菌所产生的色素为黑色素.     

活体条件下辽细辛精油对灰葡萄孢菌细胞壁降解酶活性的影响

以辽细辛精油为材料,以黄瓜灰霉病菌即灰葡萄孢菌为靶标,在活体条件下,利用紫外可见分光光度计,采用比色法,研究了辽细辛精油对灰葡萄孢菌细胞壁降解酶活性的影响.结果表明:辽细辛精油对胞外PMTE酶、果胶总酶、胞外C1酶和蛋白酶表现为激活作用,对PMG酶和胞内C1酶则表现为先激活后抑制再激活作用,对胞内PMTE酶主要表现为抑制作用:对Cx酶表现为完全的抑制作用,且酶活抑制率与精油浓度成正比.说明Cx酶可能是辽细辛精油的作用位点之一.对Cx酶的抑制作用可能是辽细辛精油对灰葡萄孢菌的抑菌机制之一.     

黑龙江省玉米弯孢霉叶斑病病原鉴定

玉米弯孢霉叶斑病是近年我国玉米生产中发生的一种叶部病害,在黑龙江省已演变为主要病害。通过采集黑龙江省哈尔滨、绥化、大庆、齐齐哈尔和牡丹江等玉米产区病叶标样,经病原菌分离培养、致病性测定、形态鉴定和rDNA-ITS序列分析,明确黑龙江省玉米弯孢霉叶斑病可由新月弯孢Curvularia lunata、棒状弯孢Curvularia clavata、不等弯孢Curvularia inaequalis、苍白弯孢Curvularia pallescens 4种弯孢霉引起,且对玉米叶片均具有致病性,其中新月弯孢为优势种,致病力最强。     

丝状真菌D447胞外黑色素性质的研究

[目的]研究丝状真菌D447合成的胞外黑色素光学及稳定性质。[方法]在200～800 nm范围内进行扫描,分析紫外可见光光谱性质。通过吸光值的变化,考察黑色素的溶解性及在不同条件下的稳定性、耐氧化性和还原性。[结果]黑色素紫外-可见光吸收光谱最大吸收峰为210 nm,但在200～800 nm的波长范围内均有吸收,吸光度随着波长的增大而减小。该黑色素不溶于酸、有机溶剂,易溶于碱,在碱性条件下颜色稳定。热、自然光、紫外光、蔗糖、葡萄糖、VC对色素稳定性无影响;在氧化剂H2O2和还原剂Na2SO3中表现出较强的耐氧化性和还原性剂。[结论]该黑色素有较强的稳定性、抗氧化性和耐还原性,有着广泛的应用前景。     

玉米弯孢菌叶斑病菌致病力分化测定

以8个黑龙江省主栽玉米品种为鉴别寄主,对不同来源的玉米弯孢菌叶斑病菌[新月弯孢菌Curvularialunata(Wakker)Boed.]菌株进行了致病力分化测定。结果表明,不同菌株间存在明显的致病性差异,不同菌株在相同寄主上能产生不同类型的病斑,病斑大小、形状、边缘颜色、晕圈大小存在较大差异,说明菌株间有明显的致病力分化现象。     

营养与保存条件对玉米弯孢菌叶斑病菌生长及致病力的影响

为了防治玉米弯孢菌叶斑病,研究了营养条件和保存条件对玉米弯孢菌叶斑病菌新月弯孢菌[Curvularia lunata(Wakker)Boed.]生长发育及致病力的影响。结果表明:碳源及氮源的种类对菌丝生长有影响,最适碳源为多糖,最适氮源为有机态氮。弯孢菌生命力较强,孢子萌发率除与病菌保存时间长短有关外,还与病菌自身状况有关。保存时间长短与弯孢菌叶斑病发生程度无明显关系,也说明不同年度菌株本身的致病力存在差异。     

玉米叶斑病菌对23种杀菌剂的敏感性测定

采用孢子萌发法测定了玉米大斑病菌(Exerohilum turcicum)、玉米弯孢霉叶斑病菌(Curvualaria lunata)、玉米灰斑病菌(Cercospora zeae-maydis)孢子萌发对23种杀菌剂的敏感性;抑菌圈法测定了玉米大斑病菌和玉米弯孢霉叶斑病菌菌落生长对各药剂的敏感性.结果表明:3种病菌孢...     

链霉菌对玉米弯孢霉菌抑制作用的初步研究

用 39株链霉菌株对玉米弯孢霉菌进行了拮抗作用的研究。结果表明 ,有 7株对玉米弯孢霉菌表现一级拮抗作用 ,15株表现二级拮抗作用 ,17株没有表现拮抗作用。其中E17-P、B17-G菌株的抑菌效果达到福美双5 μL·L-1稀释液作用的 6 0 %以上 ,并且超过了退菌特 5 μL·L-1稀释液的作用 ,是较好的具有潜力的生防菌。同时 ,所有一级拮抗菌的抑菌稳定性都好于杀菌剂对照     

MAPKs and acetyl-CoA are associated with Curvularia lunata pathogenicity and toxin production in maize

Mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascades play an important role in extracellular signal transduction and are involved in the pathogenicity of fungal pathogens to host plants. In Curvularia lunata, the roles of two MAPK genes, Clk1 and Clm1, have already been studied. Clk1 is involved in conidia formation and pathogenicity, and Clm1 is closely related to pathogen cell wall formation and pathogenicity to maize leaves. In this study, a third C. lunata MAPK gene, Clh1, which is homologous to hog1, was successfully cloned. We found that a Clh1 deletion mutant had lower intracellular glycerol accumulation than the wild-type stain and was unable to grow normally under osmotic stress conditions. Furthermore, the deletion mutants of three C. lunata MAPK genes (Clk1, Clm1 and Clh1) had lower levels of acetyl-CoA, which is an important intermediate product in the synthesis of melanin and furan toxin, and down-regulated expression of pathogenicity-associated genes. Furthermore, pathogenicity and the ability to produce toxin were restored after adding acetyl-CoA to the culture medium, suggesting that acetyl-CoA is closely involved in the pathogen MAPK signaling pathway.     

玉米自交系农艺性状的配合力及遗传力分析

试验结果表明,BC0029,PK0083,海921,C649和太411主要性状的GCA较高,转了果聚糖合酶基因的自交系在产量性状上配合力表现较好,而转了甜菜碱醛脱氢酶基因的自交系在光合性状上配合力表现好;在参试的25个组合中,特殊配合力最高的组合是C649×PK0083。遗传力估算表明,一般配合力表现出比特殊配合力较大的遗传分量。从性状遗传力估计值看,在玉米育种上可对穗行数、穗长、叶宽、叶长进行早代选择,而对穗位高、叶面积、百粒重性状宜进行晚代选择。     

玉米弯孢菌叶斑病研究进展

玉米弯孢菌叶斑病[Curvularialunata(Wakker)Boed．]是我国新近几年玉米上发生的重要病害。其危害性在一些地区已经超过大小斑病,成为主要玉米病害．国内外关于该病害的研究,在寄主方面主要侧重在抗病性、抗病性遗传及品种抗病性鉴定上。在我国,普遍缺少高度抗病的品种和自交系,抗病的品种和自交系的遗传背景和抗病基因也不清楚,目前主推的品种遗传基础过窄,是寻找多抗品种的主要障碍．在病原菌方面,我国以新月弯孢菌气生变种（Curvularialunata）危害玉米为主,该病菌致病性和产毒能力都很强,不同地区的病菌菌株存在致病力的差异,但其遗传背景和相互关系尚需深入研究。该病害蔓延快,危害重,应引起广泛重视．