HIGS-SsCCS转基因拟南芥的菌核病抗性鉴定

【目的】菌核病是由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)引起的一类真菌病害,核盘菌寄主范围广泛,严重危害多种作物的品质。本研究利用寄主诱导基因沉默(HIGS)的方法在寄主中诱导核盘菌致病相关基因的沉默从而增强寄主的菌核病抗性,为菌核病抗病育种提供新的思路。【方法】铜锌超氧化物歧化酶是一种重要的抗氧化剂,以核盘菌铜锌超氧化物歧化酶铜伴侣基因(copper chaperone for copper/zinc superoxide dismutase,SsCCS)为靶基因,通过生物信息学分析该基因的结构特点,并利用MEGA6.0软件构建系统发育树;通过分别比对拟南芥及核盘菌基因组,选择特异的干扰片段进行扩增;采用农杆菌介导的浸花序法,将HIGS载体转入拟南芥Col-0,通过DNA鉴定以及标记筛选出稳定的HIGS-CCS转基因拟南芥;选取4—5周龄的HIGS-CCS转基因拟南芥植株叶片接种核盘菌野生菌株1980,于接种24 h后统计病斑面积,分析转基因株系的菌核病抗性;通过qRT-PCR分析核盘菌侵染转基因植株过程中SsCCS的表达情况;同时在接种6、12、24 h后利用DAB染色的方法检测转基因植株与核盘菌互作过程中H2O2的积累。【结果】生物信息学分析结果表明,SsCCS(SS1G_00102)全长为1 010 bp,编码序列长759 bp,共编码253个氨基酸,该蛋白分子质量为27 176.96 Da,等电点(PI)为5.04,与灰霉病菌BcCCS(EDN25358)亲缘关系最近,氨基酸同源性达到87%,与拟南芥AtCCS(AT1G12520.1)亲缘关系较远;通过与核盘菌以及拟南芥基因组比对,选择314 bp特异干扰片段,成功构建SsCCS的HIGS表达载体,转化拟南芥。T1及T2代转基因拟南芥接种核盘菌24 h后的病斑面积均小于野生型拟南芥。从T2代中获得3个稳定表达的T3代HIGS-CCS转基因拟南芥株系:HIGS-CCS-5、HIGS-CCS-8、HIGS-CCS-13;与野生型拟南芥相比,转基因拟南芥在接种核盘菌24 h后,病斑面积显著减小46%—61%;qRT-PCR结果显示核盘菌在侵染转基因植株过程中,SsCCS的表达量显著低于侵染野生型拟南芥。DAB染色结果表明,在侵染过程中,转基因拟南芥植株中H2O2的积累明显少于野生型拟南芥,ROS水平降低。【结论】利用HIGS方法在拟南芥中干扰核盘菌SsCCS的表达能够显著提高拟南芥的抗病性,研究结果为油菜等农作物菌核病抗病改良提供了参考。     

油菜内生真菌黄柄曲霉CanS-34A对核盘菌的拮抗性

以油菜内生真菌黄柄曲霉CanS-34A为研究材料,通过平板对峙培养、离体叶片法及盆栽试验等试验探究CanS-34A的抑菌谱以及对核盘菌的拮抗效果。结果表明:CanS-34A对供试的16种真菌均有抑菌作用,且对核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)、三叶草核盘菌(S.trifoliorum)、小核盘菌(S.minor)的抑菌率显著高于其他供试菌;3种供试的细菌没有被抑制,且均属于G~-。CanS-34A在PDB中发酵6d,发酵滤液pH上升至7.3,抑菌效果达到最高。培养基中2%(V/V)的发酵滤液对核盘菌的抑菌率达60%。在离体及活体油菜叶片表面涂抹CanS-34A发酵滤液均能有效抑制核盘菌的生长,可有效防治油菜菌核病,表明黄柄曲霉CanS-34A可作为油菜菌核病的生防菌株资源。     

4种木霉对核盘菌的抑制作用

通过对峙培养以及对木霉菌(Trichoderma spp.)次生代谢物对病原菌的抑菌率进行了测定,结果表明,供试哈茨木霉(T.harzianum)、绿色木霉(T.viride)、康氏木霉(T.koningii),以及一株未知种名的木霉菌株TY(Trichoderma sp.)均对核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum (Lib) de Bary)有明显的抑制作用.在对峙培养中,木霉菌菌落与核盘菌的菌落相向生长一定时间后,挑取核盘菌菌落内部的菌丝进行镜检,发现有木霉菌孢子存在,且核盘菌发生菌丝变形,如原生质浓缩,菌丝断裂,或菌丝消解等现象.并发现不同种木霉所产生的次生代谢物的活性不同,对核盘菌的抑制作用也存在显著差异.     

核盘菌近缘种的分类研究

从采集和分离到80多个核盘菌株,对其中28个代表菌株(种和菌系)进行形态学和培养性■以及菌株间菌丝交接反应研究。两种分类鉴定方法对供试菌株的分类结果完全一致。28株供试菌株共分为5个种,属于核盘菌有4个种,即核盘菌Sclortinia sclerotiorum(Lib.)de Bary,三叶草核盘菌S.trifoliorum Erikss,细辛核盘菌S.asari Wu ct.C.R.Wang和人参菌核病菌Sclerotinia sp.。有2个菌株属于Botrycis cincrea.     

5种碳源对核盘菌丝生长及菌核形成的影响

[目的]探究5种碳源对核盘菌菌丝生长和菌核形成的影响。[方法]设固体培养条件下5种碳源(葡萄糖、淀粉、甘油、甘露醇、乙醇)和空白对照,3次重复,观测不同浓度(2%、4%、8%、16%、20%)碳源对核盘菌的菌丝生长和菌核产生的影响。[结果]碳源种类及浓度对核盘菌的菌丝生长和菌核形成均有较大影响。葡萄糖和淀粉是核盘菌的适宜的碳源,既适合于菌丝营养生长也适合于菌核形成,但菌丝生长和菌核形成的最适浓度不一致;甘油、甘露醇和乙醇3种碳源适宜于菌丝营养生长,但抑制菌核的形成。[结论]该研究为找到可以控制核盘菌生长或菌核形成的靶标位点提供了依据。     

与油菜菌核病菌在土壤中存活有关的木霉及其生物防治潜在能力(英文)

将油菜菌核病菌 (S .sclerotiorum)之菌核作为诱饵埋入油菜土壤中 ,二个月后从菌核表面和内部分离到 5 2株木霉 ,其中黄绿木霉 (T .aureoviride) 2 5株 ,占总数 48 1% ;钩状木霉 (T .hamatum) 17株 ,32 7% ;哈茨木霉 (T .harzianum ) 7株 ,13 3% ;康氏木霉 (T .koningii) 2株 ,4 0 % ,以及拟康氏木霉 (T .pseudokoningii) 1株 ,2 %。将木霉菌株与核盘菌在PDA平板上的玻璃纸条上对峙培养 ,发现木霉菌丝平行于核盘菌菌丝生长 ,并伸出短枝样菌丝或勾状菌丝紧紧附着在核盘菌丝上 ,最终导致核盘菌菌丝断裂和消解。如果两菌直接在PDA平板上双相生长 ,2 4h后两菌落接触 ,在多数情形下 ,在核盘菌一侧会产生褐色、黄褐色宽窄不等的拮抗带 ,拮抗带中的核盘菌菌丝肿胀、断裂和原生质解体。 2周后有 42个木霉菌落覆盖过核盘菌菌落 ,占供试木霉菌株的 84%。而且核盘菌菌落中形成的菌核数量比对照明显减少 ,有些木霉菌株能完全抑制菌核产生。木霉的非挥发性代谢产物对核盘菌菌丝的生长、菌核的数量和大小有明显影响。而挥发性代谢产物仅仅对菌核大小有一定抑制作用。将拮抗作用强的木霉菌株培养物导入土壤后 ,埋入土壤中的菌核多数将发生腐烂 ,即使未腐烂的菌核其产子囊盘萌发能力也大大降低     

不同地区向日葵核盘菌菌株的多样性研究

对来自我国不同地区的12个核盘菌菌株进行培养特性、菌核萌发及致病力的研究表明:各菌株在生长速度、菌丝扩展方向、菌核排列方式、菌核产量及致病力等方面存在着明显差异,这与各菌株的地理来源有一定的相关性,但亦有差异.来自新疆的12号菌株菌丝呈扇形扩展,生长速度最慢,菌核在培养基上零散分布,致病力最弱,不同于其它所有菌株.来自吉林和云南的菌株生长速度快,致病力强.各菌株的致病力与其生长速度趋于一致.对各菌株转代培养物及菌核后代的培养特性比较结果说明它们的分化特性是稳定的.以ITS1和ITS4为引物对12个菌株的rDNA ITS区进行了PCR扩增,4种限制性内切酶(AluI,HhaⅠ,MspI,HaeⅢ)酶切,结果表明各菌株间的酶切图谱基本相同,在供试的向日葵核盘菌菌株中不存在限制性酶切片段长度多态性.     

利用TRV-HIGS技术鉴定核盘菌致病相关的分泌蛋白基因

【目的】由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的菌核病是我国油菜种植上的主要问题,严重威胁着菜籽产量及品质。分泌性蛋白在病原菌致病过程中起着重要作用,核盘菌基因组中包含大量编码分泌性蛋白的基因,本研究旨在鉴定并筛选与致病性相关的分泌蛋白基因,揭示核盘菌的致病机理,为菌核病防控提供重要靶标。【方法】采用SMART软件对核盘菌在侵染抗病、感病甘蓝过程中差异表达明显的8个具有信号肽的候选基因进行蛋白质结构域的分析,随后将SMART分析得到的结构域分别于SCOP、Pfam、PDB数据库进行功能注释。利用基因特异性引物进行目的基因特异片段的PCR扩增,构建pTRV2-Gene和pTRV2-GFP载体。随后等量混合含有pTRV1及pTRV2-Gene,pTRV1及pTRV2-GFP载体的重悬菌液。室温静置3 h后,利用针筒浸润法将pTRV2-Gene载体及对照（TRV-GFP）侵染5—6周龄的本氏烟（Nicotiana benthamiana）。侵染植株于黑暗环境中培养48 h后,再置于正常光照条件的环境中生长7 d。将直径6 mm的核盘菌PDA菌丝块接种于侵染9 d后的烟草叶片叶腹的中央,其中带菌面紧贴叶片,随后将接种植株培养48 h后统计病斑面积。提取接种48 h后的病斑及病斑周围组织叶片（距腐烂组织边缘1 cm左右）的RNA,利用特异引物进行目的基因的qRT-PCR,计算目的基因在携带TRV-HIGS载体的烟草植株中的相对表达量。【结果】SMART及结构域注释预测这8个候选基因可能参与了蛋白、核酸或多糖的水解,影响植物的免疫反应,参与核盘菌对药物耐受性的调节及生物素合成。核盘菌接种携带这8个基因的TRV-HIGS载体及对照载体的烟草,48 h后对照植株的病斑面积平均为3.44 cm ²,除SS1G_07655外,其余7个候选基因的TRV-HIGS植株上的病斑面积相比对照植株均显著减小（P≤0.05）,其病斑面积介于1.63—2.61 cm ²。qRT-PCR结果显示,这7个致病相关的候选基因在核盘菌侵染烟草过程中的基因表达水平均显著低于对照（P≤0.05）。【结论】利用TRV介导的HIGS技术成功地对核盘菌中8个未知功能的分泌蛋白基因进行了功能鉴定,筛选到7个可能与核盘菌致病性相关的基因,其中对核盘菌致病性影响最大的SS1G_03146预测可能参与核盘菌生物素合成,同时SS1G_04343及SS1G_11912预测可能参与影响植物的免疫反应。     

Ca2＋信号通路对本氏烟叶位介导的核盘菌抗性的影响

组合采用药理学、分子生物学和反向遗传学等技术,分析叶位对本氏烟抗核盘菌( Sclerotinia sclerotiorum)的影响及其机制。结果表明,叶位显著影响本氏烟对核盘菌的抗性,随着叶位自上而下,该抗性逐渐增强。药理学分析结果显示,Ca2＋通道抑制剂 LaCl3和 NaVO3处理消除了本氏烟叶片对核盘菌抗性的叶位间差异。定量反转录聚合酶链反应检测结果显示,3个 Ca2＋信号通路基因 NbCNGC20、NbCA M TA3和 NbCML1在本氏烟不同叶位叶片中的表达存在显著差异,随着叶位自上而下逐渐增加。病毒诱导的基因沉默( virus‐induced gene silencing ,VIGS)分析结果表明,钙调素类似蛋白基因 NbCML1的沉默导致叶位介导的本氏烟对核盘菌抗病性的丧失。这些结果说明叶位对本氏烟抗核盘菌具有显著影响,揭示了包括 NbCML1基因在内的 Ca2＋信号通路对叶位介导的核盘菌抗性的重要调控作用。     

中药提取物对油菜菌核病菌抑制活性及丁香活性成分的研究

[目的]对中药提取物进行抑菌成分分析,为新型植物源农药的研制提供基础。[方法]以丁香等14种中药乙醇提取物为材料,测定各提取物对油菜菌核病菌的抑制活性,采用气相色谱-质谱联用法分析丁香提取物的化学成分,并测定其对油菜菌核病菌抑菌活性和油菜菌核病菌菌丝干重的影响。[结果]结果表明:丁香提取物对油菜菌核病菌菌丝生长抑制效果最好,抑制率为100%。[结论]初步证实丁香酚为丁香提取物的主要抑菌成分。     

油菜菌核病相关的WRKY转录因子研究进展

介绍了WRKY转录因子的结构特点,综述了WRKY转录因子在植物防卫反应中的作用以及在油菜菌核病防卫调控机制中的研究,在此基础上,提出了研究WRKY转录因子可能为油菜菌核病防治及抗病育种提供新的思路。     

甘蓝型油菜抗菌核病近等基因系和感病亲本蛋白差异的初步研究

【目的】建立适合于提取油菜叶片全蛋白的三氯乙酸/丙酮沉淀法,为今后油菜蛋白质组学的研究提供参考,明确菌核菌诱导抗、感菌核病油菜后的蛋白差异表达情况,为寻找抗菌核病基因提供线索。【方法】以油菜抗菌核病近等基因系98C40(抗原来自湘油15)和感菌核病亲本98C40为材料,在其生长的苗期阶段,接种菌核菌72 h之后,分别提取其叶片全蛋白。运用双向电泳技术、PD-quest软件、质谱技术对其进行差异蛋白质组分析。【结果】检测到抗病98C40(抗原来自湘油15)与感病亲本98C40之间有4个差异蛋白点,蛋白点a,线粒体ATP合酶F1β亚基(mitochondrial F1 ATP synthase beta subunit);蛋白点c,磷酸甘油酸激酶(phosphoglycerate kinas);蛋白点d,噻唑生物合成酶(THI1);这3个蛋白只在抗病98C40(抗原来自湘油15)上表达,而在感病亲本98C40上不表达。蛋白点b,1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase);按5倍差异表达量计算,在抗病98C40(抗原来自湘油15)上高表达,而在感病亲本98C40上低表达。【结论】这4个蛋白都是油菜代谢相关蛋白,它们可能在油菜抗菌核病的反应中发挥作用。     

不同碳氮源对青海春油菜菌核病菌菌丝生长及菌核形成的影响

[目的]探讨油菜菌核病菌在外源营养条件下的生物学特性。[方法]以青海高原春油菜菌核病菌为材料,研究了不同碳源和氮源及不同pH对该病菌菌丝生长和菌核形成的影响。[结果]适宜该菌核病菌菌丝生长和菌核形成的碳源分别为可溶性淀粉和果糖,氮源分别为柠檬酸铵和硫酸铵,碳氮比为30∶1,pH范围为6.0～7.0。[结论]为控制和防治油菜菌核病提供了理论依据。     

油菜菌核病生防放线菌的分离与筛选

[目的]分离筛选出对油菜菌核病菌具有较好防治效果的生防放线菌。[方法]采用平板稀释法从采集土样中分离纯化放线菌,以油菜菌核菌为靶标菌,通过生长速率法、菌核萌发试验和盆栽试验,筛选对其具有高效抑菌活性的放线菌。[结果]从采集土样中共分离纯化到132株放线菌,其中有35株对油菜菌核菌菌丝生长抑制率大于60%,占总分离菌株的26.5%。所分离的35株放线菌中有11株对菌核萌发抑制率在70%以上,其中菌株GSA22-4、GSA26-2、HVA25-3、HVA36-4和AXW4-1可完全抑制菌核的萌发。盆栽试验结果表明,有6株放线菌对油菜菌核病的防治效果在60%以上,其中放线菌株X1-8的防治效果达91.7%。[结论]该研究初步筛选出对油菜菌核病有良好生防效果的放线菌,为进一步的研究工作奠定了基础。     

“金艳”猕猴桃贮期腐烂病病原菌的分离鉴定

[目的]明确"金艳"猕猴桃贮期腐烂病病原菌的种类。[方法]采用形态学及分子生物学方法对"金艳"猕猴桃贮期致腐微生物进行分离鉴定。[结果]与"金艳"猕猴桃贮藏期间腐烂相关的菌有Botrytis cinerea、Sclerotinia sclerotiorum、Eutypella microtheca、Penicillium expansum、Cladosporium cladosporioides共5种。其中对于Botrytis cinerea、Sclerotinia sclerotiorum、Penicillium expansum 3种菌已有猕猴桃致腐的报道,Eutypella microtheca、Cladosporium cladosporioides感染猕猴桃为首次报道。[结论]该研究为"金艳"猕猴桃采后腐烂病防治研究提供了科学依据。     

山核桃外果皮提取物抑菌活性的初步研究

采用甲醇溶剂对山核桃Carya cathayensis外果皮进行提取,并用提取物对番茄灰霉病菌Botrytis cinerea,番茄早疫病菌Alternaria solani,黄瓜枯萎病菌Fusarium oxysporumf.cucumerinum,黄瓜炭疽病菌Colletotrichum lagenarium,棉花枯萎病菌Fusarium oxysporumf.vasinfectum等15种病菌进行抑菌试验。结果表明：在供试质量浓度为干样100 g.L-1时,山核桃外果皮甲醇提取物对黄瓜炭疽病菌、黄瓜菌核病菌、苹果腐烂病菌和辣椒疫病菌等4种病菌的抑制率为100%,除玉米小斑病菌Bipolaris maydis外,对其余的10种病菌抑制率都在69%以上。对其中6种供试病菌菌丝生长的毒力测定试验表明：山核桃外果皮甲醇提取物对水稻纹枯病菌Rhizoctonia solan的菌丝生长抑制作用最好（半数效应质量浓度为29.8 g.L-1）,其次为番茄灰霉病菌（半数效应质量浓度为31.1 g.L-1）,对玉米大斑病菌Exserohilumturcicum作用最差（半数效应质量浓度为46.2 g.L-1）。利用山核桃外果皮开发植物源杀菌剂值得进一步研究。     

油菜内生球毛壳菌抑菌作用初步测定

平板对峙试验显示,从油菜(Brassicanapus)叶、根和种子上分离到的14株内生球毛壳菌(Chaetomiumglobosum)对油菜菌核病原菌和立枯丝核菌均有不同程度的抑制作用,其中以种子上分离到的Dyst-1和MYNS-1的抑制作用最好。Dyst-1和MYNS-1的发酵液通过高压湿热灭菌和细菌过滤器过滤灭菌后,分别对所选用的几株植物病原真菌表现出抑制作用,特别是对油菜种传病害菌核病病菌。油菜内生球毛壳菌的详细抑菌机制需进一步研究。