稻曲病菌产孢能力及致病力测定

【目的】测定稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）的产孢稳定性、产孢能力与致病力的相关性及在水稻品种上的致病性分化。【方法】采用液体培养和人工接种的方法对采自全国9个省（市）的150个稻曲病菌菌株进行产孢能力及田间致病力测定。【结果】3次产孢试验中产孢量标准偏差小于10.0的菌株有132个,占总数的88.0%。接种于两优培九（感病品种）的平均病情指数为67.7,其中98个菌株病情指数大于50;接种于淮稻5号（中等抗病品种）的平均病情指数为21.8;接种于武育粳3号（抗病品种）的平均病情指数为16.1,其中113个菌株病情指数小于25。稻曲病菌的产孢量与致病性呈正相关,但相关系数偏低,是中度-低度相关;根据150个稻曲病菌菌株在武育粳3号、淮稻5号和两优培九3个不同抗性品种上的致病力,将供试的150个稻曲病菌划分为7个致病类型,其中,第3致病类型（武育粳3号、淮稻5号和两优培九3个水稻品种表现为抗、抗、感）有53个菌株,占总数35.3%,为优势致病类型。【结论】稻曲病菌产孢性能较稳定,稻曲病菌的产孢量与致病力呈正相关。150个稻曲病菌菌株和3个不同抗性的水稻品种之间存在2种互作关系,大多数菌株与水稻品种抗性表现为弱互作关系,少数菌株与水稻品种抗性表现为强互作关系。     

江苏省稻曲病菌的群体遗传结构

为了分析来源于江苏省徐州市、苏州市、南京市、盐城市和南通市的48个稻区稻曲病菌[Ustilaginoideavirens(Cook.)Tak.]的群体遗传多样性,通过Rep-PCR技术,用3对特异性引物BOX、REP和ERIC对48个菌株基因组DNA进行了PCR扩增,以彼此间的带位相似率达90%为界,BOX扩增的谱型被分为4簇,REP的谱型被分为4簇,ERIC的谱型被分为5簇。48个稻曲病菌株接种于感病品种两优培九上,被划分为3个致病力类型,其中弱致病性类型占50%,为优势致病性类型。由于参试菌株遗传多样性值最大(0.55),簇群分类与地理位置显著相关,所以BOX引物较其他两种引物更适合进行稻曲病菌的群体遗传多样性分析。群体遗传多样性值BOX为0.55,REP为0.44,ERIC为0.42,说明江苏省这5个地区稻曲病菌群体的遗传分化不明显,遗传多样性稳定。江苏省5大稻区48个稻曲病菌的BOX、REP、ERIC簇群分类与地理位置、致病性类型均无显著的相关性。     

稻曲病菌T-DNA插入突变体5062的插入位点分析

【目的】研究稻曲病菌致病力增强的ATMT突变菌株5062,为稻曲病菌致病机制解析、致病相关基因克隆提供方法基础。【方法】测定和观察5062的菌落直径、菌落形态、产孢能力等生物学特性,进一步利用TAIL-PCR和RACE技术克隆5062基因组的T-DNA侧翼基因,并比对分析基因的信息,最后利用RT-PCR检测突变基因的表达量。【结果】与野生型菌株相比,突变菌株5062田间接种表现为致病力增强,在MM和水琼脂培养基上生长速率减慢,产生大量分生孢子,而在PSA和TB3培养基上,其菌落形态、色素等方面与野生型无明显差异。TAIL-PCR扩增得到的紧邻T-DNA两侧的侧翼序列在野生型中不相邻。TAIL-PCR结合RACE技术克隆了5062基因组的T-DNA侧翼基因,RT-PCR表明T-DNA插入位点右侧1个基因在突变体中上调表达。【结论】突变菌株5062的致病力增强,在营养贫乏条件下产孢能力增强,其表型的变化可能是染色体重排和T-DNA插入共同影响的结果。     

稻曲病菌突变体B-726生物学性状分析及其T-DNA插入位点侧翼序列的克隆

【目的】分析稻曲病菌T-DNA插入突变体库中致病力减弱突变菌株B-726的生物学性状,分析其T-DNA插入位点的侧翼序列,克隆因外源基因插入被破坏正常表达的基因,为明确该基因在稻曲病菌致病过程中的作用奠定基础,并为稻曲病防治新途径的制定提供理论依据。【方法】通过测定突变菌株B-726生长速率、产孢能力及致病力检测,分析其生物学性状;Southern杂交分析B-726外源基因插入的拷贝数;利用HiTail-PCR 获得T-DNA插入位点的侧翼序列;运用RACE-PCR技术,克隆与插入位点毗邻的基因全长;用半定量RT-PCR分析该基因表达情况。【结果】突变菌株B-726与野生菌株P1相比致病力极显著下降,产孢能力、生长速率显著下降。Southern杂交结果显示T-DNA在菌株B-726中以单拷贝形式插入。经过序列分析发现,T-DNA插入在1个命名为Uvt-726上游344 bp处,半定量PCR结果表明,Uvt-726在B-726表达量较P1显著下降。【结论】克隆了1个可能与稻曲病菌致病力相关的基因,推断该基因在稻曲病菌致病过程中起着重要的作用。     

稻曲病菌致病力丧失突变菌株B-1015的T-DNA标记基因的克隆

【目的】研究稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）致病力丧失突变菌株B-1015,克隆和分析T-DNA插入位点的侧翼序列,为稻曲病菌的致病机制研究提供参考。【方法】分析稻曲病菌T-DNA插入突变体B-1015菌株的生长速率、产孢量、孢子萌发率以及致病力等生物学表型。用PCR检测T-DNA在B-1015基因组中插入的稳定性,用Southern杂交检测T-DNA插入的拷贝数,用hiTail-PCR扩增T-DNA侧翼序列,用RACE PCR克隆T-DNA标记基因,半定量RT-PCR分析所克隆基因的表达情况。【结果】与野生菌株P1相比,突变菌株B-1015的生长速率和产孢量都有较明显的降低,孢子萌发率无明显差异,致病力丧失。分子检测结果表明T-DNA在B-1015基因组中为稳定的单拷贝插入。hiTail-PCR得到的T-DNA两端侧翼序列在野生型菌株基因组上不相连,RACE PCR在两边的侧翼序列上分别克隆得到Uvt-1015R和Uvt-1015L。预测分析表明Uvt-1015R包含一个长度为948 bp的开放阅读框（open reading frame finder,ORF）,可编码295个氨基酸,5′端非编码区（5′-untranslated regions,5′-UTR）长度为 341 bp,3′端非编码区（3′-untranslated regions,3′-UTR）长度为271 bp。Uvt-1015L包含一个长度为351 bp的ORF,可编码116个氨基酸,5′-UTR为31 bp,3′-UTR长度为174 bp。在已知功能的蛋白中检索,没有发现与Uvt-1015R和Uvt-1015L基因同源的蛋白。序列分析发现T-DNA插入在两个基因序列中间,RT-PCR结果显示,在突变菌株B-1015中,Uvt-1015R表达量下降,Uvt-1015L不表达。【结论】 稻曲病菌突变菌株B-1015致病力等重要生物学表型发生改变,可能是由于T-DNA的插入导致了B-1015基因组重排和Uvt-1015R、Uvt-1015L基因结构的破坏。     

稻曲病菌T-DNA插入突变菌株B1241侧翼基因克隆

【目的】分析稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)致病力减弱的T-DNA插入突变菌株B1241的生物学性状和致病力,并结合分子生物学手段研究其T-DNA插入位点的侧翼基因,以解析突变基因在稻曲病菌生长和致病过程中的作用,从而为阐明稻曲病菌致病机制提供理论基础。【方法】以野生菌株P1作为对照,观察并检测突变菌株B1241的菌落形态、生长速率、孢子形态、产孢量等生物学性状;采用注射接种的方法将菌丝和孢子的混合液接种于水稻穗苞中,统计每穗发病的病粒数,分析B1241的致病性变化;突变菌株B1241在不含有潮霉素的PSA平板上转接5代之后,PCR检测T-DNA插入的稳定性并通过Southern杂交分析B1241中T-DNA插入的拷贝数;利用HiTail-PCR获得T-DNA插入位点的侧翼序列,经NCBI比对得到侧翼基因;运用RACE-PCR克隆插入位点侧翼基因全长;qRT-PCR分析侧翼基因的表达情况。【结果】经生物学特性观察及田间接种发现,与野生菌株P1相比,突变菌株B1241在固体培养基MM、PSA和TB3上的菌落和孢子形态以及生长速率无显著差异,其致病力、产孢能力均呈极显著下降。B1241在不含潮霉素的PSA平板上转接5代之后,仍能扩增到GFP和HPH基因,说明T-DNA已经稳定地插入到其基因组中。Southern杂交结果显示T-DNA在该突变菌株中以单拷贝的形式插入。经扩增并比对侧翼序列,T-DNA的插入位点处少了28 bp的稻曲序列,有37 bp在T-DNA及稻曲病菌基因组中都没有比对到。NCBI比对发现,侧翼基因Uvt-1241与UV-8b菌株的UV8b-7878基因同源,开放阅读框长2 317 bp,包含81和106 bp的2个内含子,编码709个氨基酸。经RACE-PCR获得基因全长2 650 bp,5'非编码区长度为14 bp,3'非编码区长度为319 bp。T-DNA插入在基因Uvt-1241的启动子区域,位于起始密码子之前516 bp处。qRT-PCR分析结果表明,Uvt-1241在该突变体中表达量下降。该基因编码一个糖基水解酶18家族的蛋白,同时含有一个保守结构域D××D×D×E。【结论】稻曲病菌突变菌株B1241中,T-DNA插入到基因Uvt-1241的启动子区域,从而导致该启动子功能部分缺失,基因表达量下降,使得突变菌株的生长、产孢等生物学特性及致病力发生改变,由此推测该基因可能在稻曲病菌生长及致病过程中起着重要的作用。     

稻曲病菌对戊唑醇的敏感基线及抗药突变体的生物学性状

【目的】建立稻曲病菌对戊唑醇的敏感基线并评估其抗药性风险。【方法】以128株采自福建省未使用过杀菌剂的水稻抗病性鉴定圃的稻曲病菌为材料,以"两优培九"水稻品种为受体,采用生长速率法测定该病菌对戊唑醇的敏感性。通过药剂驯化方法获得抗药突变体,并测定抗药突变体的抗性水平、致病力和生物学性状。【结果】128株稻曲病菌对戊唑醇的EC50值为0.020 9~0.203 9μg/mL,敏感性频率分布呈单峰曲线,符合正态分布,稻曲病菌对戊唑醇的敏感基线为(0.087 3±0.045 9)μg/mL;通过药剂驯化方法获得2株抗药突变体F338-M和F37-M,其抗性倍数分别为13.38和8.21;抗药突变体继代培养9代后与亲本菌株相比抗性变化不明显;抗药突变体的菌落生长速率、菌丝干质量和产孢量都显著低于其亲本菌株,其中F338-M产孢量是其亲本菌株F338的67.43%,F37-M的产孢量仅为其亲本菌株F37的41.93%;亲本菌株接种供试水稻品种"两优培九"的病穗率和穗平均病粒数均高于其突变菌株。【结论】稻曲病菌对戊唑醇的敏感基线为(0.087 3±0.045 9)μg/mL,抗药突变体的抗药性可以稳定遗传。抗药突变体与其亲本菌株相比自然竞争力低,稻曲病菌对戊唑醇具有较低的抗性风险。     

稻曲病菌培养特性及致病力研究

采用固体、液体培养及温室人工接种方法,测定了来自5个省(市)的10个稻曲病菌株的产孢特性、固体、液体培养特性及对品种的致病力,并用3个菌株对12个水稻品种进行致病性比较.结果表明:稻曲病菌不同菌株间存在明显致病性差异,不同品种对不同菌株的抗感反应也表现出显著差异.供试菌株的固体培养形态可分为7种类型,菌株的产孢特性、固体培养形态与致病力有一定的相关性,而振荡菌液颜色、产菌丝量与致病力相关性不明显;验证了火焰灼烧表面组织分离法及分生孢子液划线稀释法的单孢分离技术和控温控湿条件下菌丝-孢子混合接种体孕穗期注射接种法,该方法分离成功率及接种病穗率均可达100％,适用于水稻对稻曲病的抗性鉴定及相关研究.     

稻曲毒素A的相对含量分析及其与致病力的相关性

【目的】明确稻曲菌粗毒素的主要活性组分;比较不同地区稻曲球的稻曲毒素A含量;研究不同稻曲菌菌株产毒素A量与致病力的相关性。【方法】分别用丙酮、甲醇、水等不同极性溶剂从稻曲球中萃取制备粗毒素,并用小麦胚根抑制法检测其活性;高效液相色谱（HPLC）检测采集自全国224份稻曲球样品的毒素A含量,紫外扫描及液相色谱-质谱（LC-MS）验证稻曲毒素A;用人工接种的方法,测定52个稻曲菌株对感病品种两优培九的致病力;应用SPSS统计软件对稻曲菌产毒素A量与致病力进行相关性分析。【结果】用水和甲醇萃取得到的粗毒素活性较高,丙酮最低;质谱测定组分Ⅱ的分子量为673.9,结合紫外吸收光谱初步证明粗毒素的主要活性成分是稻曲毒素A。采集自不同地区的224份稻曲球样品的毒素A含量有明显差异。不同稻曲菌株的产毒素A量与致病力相关性不显著（相关系数R=0.222,显著性概率P=0.114）。【结论】稻曲球的活性成分中含有稻曲毒素A;不同地区稻曲球中的毒素A含量有显著差异;稻曲菌菌株的产毒素A量与其致病力没有显著相关性。     

11株草茎点霉培养特征、致病力及RAPD分析

从辽宁的沈阳、抚顺、鞍山等地采集的鸭跖草叶斑病病叶上共分离得到11个菌株。这些菌株在培养形态、生长速率、产孢能力、致病能力和产毒能力方面差异显著。其中SY1菌株的生长速率最快,SY4菌株的产孢能力最强。SYAU-06菌株的致病力最强,接种在鸭跖草叶片上发病率达到97.33%,病情指数为87.23,显著高于其他菌株。在液体培养基中SYAU-06菌株的产毒量最多,毒素的致病性也最强,在鸭跖草叶片上可形成面积为13.63 mm2的病斑。11个菌株基因组DNA经RAPD分析表明,不同菌株间扩增图谱差别明显,表现出各菌株间明显的遗传多态性。经聚类分析显示草茎点霉不同菌株的RAPD类群与致病力有一定的相关性。     

灰梨孢菌产孢培养基筛选

【目的】筛选操作方法简便、产孢效果好、适宜于大多数灰梨孢菌的产孢培养基,为灰梨孢菌研究提供一定的技术支持。【方法】从水稻、香蕉和杂草马唐上分离获得6个灰梨孢菌菌株,接种于紫花鸭趾草、高粱粒和大麦粒等9种培养基上,测定不同培养基对灰梨孢菌产孢量的影响,并比较分析紫花鸭趾草培养基对病菌致病力的影响。【结果】高粱粒、大麦粒和紫花鸭趾草培养基对6个菌株孢子形成均有明显的促进作用,以紫花鸭趾草培养基的促进作用最明显。与常用的高粱粒培养基相比,6个菌株在紫花鸭趾草培养基上形成的病菌分生孢子对香蕉和水稻的致病力没有明显差异。在4℃冰箱中,用紫花鸭趾草培养基保存蕉瘟病和稻瘟病菌菌种,两年后病菌仍具有生活力。【结论】紫花鸭趾草培养基是适宜于灰梨孢菌分生孢子形成的理想培养基,紫花鸭趾草培养基也适合于保存灰梨孢菌。     

中国东北和华北地区紫花苜蓿根瘤菌遗传多样性研究

【目的】紫花苜蓿（Medicago sativa L.）被誉为牧草之王,近年来,中国东北和华北地区种植面积不断扩大,但紫花苜蓿质量与产量仍不足以满足中国畜牧业发展的需求。本研究旨在分析中国东北和华北地区紫花苜蓿根瘤菌遗传多样性,为紫花苜蓿高效固氮根瘤菌的筛选与应用提供参考。【方法】采用表面消毒和平板划线法从根瘤中分离纯化根瘤菌单菌落;使用BOX-PCR方法对供试菌株进行基因型划分;选取代表菌株进行持家基因（atpD、glnII和rpoB）和共生基因（nifH和nodC）的系统发育分析。【结果】从中国东北和华北19个采样地共分离纯化了499株根瘤菌,BOX-PCR可将供试菌株分为37种BOX型,BOX型存在显著的地理分布现象,同时寄主品种对根瘤菌基因型具有一定的选择作用。97.60%（487/499）的根瘤菌为Sinorhizobium meliloti。其余12株分别为S. adhaerens、Mesorhizobium huakuii、Rhizobium loessense、R. mesosinicum、R. vignae、Mesorhizobium sp.和Phyllobacterium sp.,这12株根瘤菌仅在中国东北地区发现,华北地区根瘤菌均为S. meliloti。3个持家基因在紫花苜蓿根瘤菌种间系统发育分析结果一致,但其揭示优势种S. meliloti的种内多样性存在差异。共生基因系统发育结果显示,在根瘤菌属间和属内发生了共生基因的水平转移现象。nifH在S.meliloti种内显示出比nodC更丰富多样性。【结论】中国东北和华北地区紫花苜蓿根瘤菌具有较丰富的遗传多样性,且根瘤菌存在显著的地理分布特征和寄主选择现象。     

稻曲病菌分生孢子高产突变体A2588的T-DNA 插入位点侧翼基因分析

【目的】克隆稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）分生孢子高产突变菌株A2588的T-DNA插入突变基因,解析该基因在稻曲病菌分生孢子形成中的功能,为进一步揭示稻曲病菌的分生孢子形成机制提供理论基础。【方法】测定A2588的产分生孢子能力、孢子萌发率、菌丝直线生长能力和热敏感性等生物学特性,利用hiTAIL-PCR、RACE和半定量PCR等方法克隆T-DNA插入突变基因,并结合生物信息学方法分析T-DNA插入导致分生孢子产量提高的分子机理。【结果】与稻曲病菌野生型菌株70-22相比,突变菌株A2588在PS培养液中产生数量为10倍以上的分生孢子,在MM培养液中产生数量约20倍的分生孢子,其在PS培养液中培养的菌球较为致密;在PSA和MM固体培养基上A2588产孢周期较短,孢子萌发率较低,虽然菌丝生长速度无明显差异,但热处理后菌丝不能恢复正常生长速率。hiTAIL-PCR和RACE法克隆了A2588中T-DNA侧翼基因,并利用RT-PCR检测侧翼基因表达水平,结果表明T-DNA侧翼基因spo76表达水平下降,进一步分析发现T-DNA可能插入至spo76的启动子区域,从而破坏了该基因启动子的部分功能。【结论】稻曲病菌突变菌株A2588中,T-DNA插入导致spo76启动子功能部分缺失,spo76表达水平下降,可能使A2588产孢周期缩短,并产生更多分生孢子。     

新疆棉花黄萎病菌生物学特性及致病性分化研究

[目的]明确新疆主要植棉地区棉花黄萎病菌株的生物学特性及致病力分化情况.[方法]纯化培养采集的菌株,观察其生物学特性;利用鉴别寄主法测定棉花黄萎病菌的致病力.[结果]棉花黄萎病菌菌落形态各异,供试菌系大部分可产生微菌核;供试菌株的最适生长温度为25℃,部分菌株对高温具有一定的耐受性;新疆棉花黄萎病菌可分为强、中、弱3种致病型,其中以中等致病类型为主.[结论]新疆棉区棉花黄萎病菌具有明显的生理分化现象,博乐地区采集的VX27菌株致病力最强.