小麦条锈菌效应蛋白HASP2抑制寄主免疫反应

 由小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp. tritici,Pst)引起的小麦条锈病是小麦上的重要病害。研究小麦条锈菌在致病过程中分泌的毒性效应蛋白分子的功能,对揭示小麦条锈菌致病机理,进而研发病害防治新方法具有重要意义。前期在小麦条锈菌吸器转录组中筛选到一个高丰度表达的分泌蛋白基因HASP2。HASP2基因全长240 bp,其编码的蛋白质N端包含22_aa的信号肽,无跨膜区,无结构域。qRT-PCR显示HASP2在条锈菌CYR32侵染早期上调表达;农杆菌介导的烟草瞬时表达实验表明HASP2能够抑制由小鼠凋亡蛋白BAX诱导的烟草细胞坏死;利用细菌三型分泌系统(T3SS)将 HASP2在小麦中过表达,发现其可以抑制寄主PTI(PAMP-triggered immunity)相关胼胝质积累;同时对HASP2过表达的小麦接种无毒性菌系CYR23后,发现HASP2可以抑制寄主ETI(Effector-triggered immunity)相关活性氧积累和减少细胞坏死面积,但HASP2过表达对条锈菌的生长发育没有显著影响。     

小檗公式在小麦条锈菌侵染过程中的表达特征

 小檗是小麦条锈菌的转主寄主,自然条件下在小檗上进行有性生殖不仅是条锈菌毒性变异的重要途径,也为病害的流行提供了初侵染源。目前条锈菌与小麦互作已经有较为细致深入的研究,而条锈菌与小檗分子互作的研究未见报道。NPR1是植物调控防卫反应的一个关键基因,本研究克隆得到小檗NPR1基因(BhNPR1),并对BhNPR1及其下游病程相关基因的表达模式进行了分析。与小麦NPR1基因受条锈菌夏孢子侵染诱导不同,BhNPR1的表达水平在条锈菌担孢子侵染小檗过程中保持稳定。另外,条锈菌侵染小檗过程中NPR1下游的病程相关基因BhPR5和BvPDF1.2a的表达量变化也不明显,而BhPR1和BhPR2则显著上调表达。这些结果表明BhNPR1及多个病程相关基因不参与对条锈菌的防卫反应,这可能是导致小檗先天免疫缺陷而成为多种锈菌共同的转主寄主。     

甘肃陇南感病小檗在小麦条锈病发生中起提供(初始)菌源作用的直接证据

 陇南是中国小麦条锈菌易变区、小麦条锈病的常发流行区和防治的关键地区。明确陇南小麦条锈菌转主寄主小檗在小麦条锈病发生中的作用,对阐释该地区小麦条锈菌新小种产生的来源和指导小麦条锈病的综合防控具有重要意义。本研究从陇南春季自然受锈菌侵染的堆花小檗及其邻近的小麦上分离获得小麦条锈菌菌系,19个来自发病小檗的单夏孢子堆菌系在中国小麦条锈菌鉴别寄主上产生5个不同毒力类型VP1~VP5,均为新小种;在近等基因系和载体品种组成的鉴别寄主上产生17个不同毒力类型。29个来自邻近发病小檗的小麦上条锈菌菌系在中国小麦条锈菌鉴别寄主上产生了10个不同的毒力类型VP1~VP10,均为新小种;在近等基因系和载体品种组成的鉴别寄主上产生了24个不同的毒力类型。两个小麦条锈菌群体享有共同的毒力类型VP1~VP5,同时来自发病小檗上菌系的一些毒力类型不同于小麦上的毒力类型。主坐标分析(PCoA)和毒性表型聚类分析表明来自于自然受锈菌侵染小檗及其邻近小麦上的小麦条锈菌存在菌源交流。综合研究表明在自然条件下,陇南小麦条锈菌在野生感病小檗上进行有性生殖是常年发生的,感病小檗在新小种产生和在陇南小麦条锈病的发生中起提供菌源的作用。因此,在陇南小麦条锈病的综合治理策略上加强对小檗的处理,降低新小种产生速率和品种抗性丧失速率,从而延长品种使用年限,同时减少新小种向东部广大麦区传播,保障小麦生产安全。     

条锈菌效应子Pst30抑制植物的胼胝质和活性氧积累

 条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f. sp. tritici,Pst)导致的小麦条锈病严重威胁着我国的小麦生产安全。解析病菌的致病机理,对开发病害防控技术与策略具有重要的指导意义。研究发现效应子是病菌重要的致病因子,揭示效应子调控寄主免疫机制可加深对病菌的认知。本课题组前期在全基因组筛选条锈菌效应子中获得了一个候选效应子基因Pst30,该基因所编码的蛋白N-端含有分泌肽,无明显功能结构域。qRT-PCR分析显示Pst30在条锈菌侵染小麦后12 h诱导表达,72 h诱导表达至高峰。利用农杆菌侵染在烟草中瞬时表达Pst30^ΔSP-GFP融合蛋白,发现Pst30^ΔSP定位在细胞质。在烟草中瞬时表达该效应子能够显著抑制Bax诱导的细胞坏死。利用细菌的Ⅲ型分泌系统在小麦中瞬时表达Pst30,能够抑制荧光假单胞杆菌引起的胼胝质积累,导致由无毒性条锈菌小种CYR23引起的小麦过敏性坏死面积和活性氧积累减少,菌丝面积和长度增加。推测小麦条锈菌效应子Pst30可抑制寄主植物的PTI(PAMP-triggered immunity, PTI)和ETI(Effectors-triggered immunity, ETI),促进自身的侵染。     

小麦-条锈菌互作过程中TaRLK3D.2功能初步研究

小麦条锈病是由小麦条锈菌引起的气传性真菌病害,在全球小麦种植区广泛发生,严重威胁小麦的安全生产。充分利用寄主抗病性是防治条锈病最经济的方法。富含亮氨酸重复类受体蛋白激酶(leucine-rich repeat receptor-like protein kinase, LRR-RLK)作为RLK家族最大分支的模式识别受体,在防御病菌入侵方面发挥重要作用。本研究系统鉴定了小麦LRR-RLKs家族成员,从小麦与条锈菌互作的转录组数据库中筛选出了43个显著差异表达的LRR-RLKs,最后选取了在亲和与非亲和互作过程中都显著上调表达的TaRLK3D.2为对象,利用实时定量PCR、亚细胞定位及大麦条纹花叶病毒介导的基因沉默初步研究了该基因在小麦与条锈菌互作过程中的功能。结果表明TaRLK3D.2定位于植物细胞膜,瞬时沉默TaRLK3.2后,条锈菌侵染严重度显著下降,生长发育变慢。作为典型的LRR-RLKs家族成员,TaRLK3D.2在小麦条锈菌侵染过程中可能行使感病功能。本研究初步明确了该基因的功能,以该基因为靶标通过基因编辑或诱变获取稳定的功能缺失突变体可创制持久抗条锈病材料,为生产服务。     

利用BSMV Agro/LIC进行小麦条锈菌耐高温 相关基因功能分析的互作体系构建

为利用HIGS技术研究条锈菌耐高温胁迫相关基因的功能,需要构建小麦品种与条锈菌及大麦条纹花叶病毒Barley stripe mosaic virus(BSMV)亲和互作体系。本研究选用20个常温下(10℃)高感条锈病的小麦品种和22个耐高温条锈菌菌株,进行高温(21℃)条件下接种亲和性分析,发现11个品种高感条锈病、3个菌株耐高温性稳定且毒性谱较宽。在此基础上,利用含有小麦TaPDS基因片段的重组BSMV侵染上述候选小麦品种,确定‘Local Red'等6个品种与BSMV亲和程度符合试验要求。筛选出小麦品种‘Local Red'与菌株15335-2、15323-4等组成的最佳互作组合,适合利用BSMV Agro/LIC方法开展小麦条锈菌耐高温相关基因功能的研究。     

云南省德宏州小麦条锈菌越夏调查初报

小麦条锈菌越夏菌源量直接影响着小麦条锈病的发生与流行。为了明确云南省德宏州是否是小麦条锈病菌的越夏菌源地,2010年和2011年在德宏州芒市江东乡海拔1 600、1 700、1 800、1 900m和2 000m处设置了小麦条锈病菌源观察圃,对观测圃中小麦品种和周围落粒自生麦苗上条锈病的发病情况进行调查,实时记录各观察点的温湿度。结果表明:(1)海拔2 000m的菌源观察圃能观测到小麦条锈菌越夏和越冬的情况,越冬菌源量和春季条锈病的发病情况存在相互影响的关系;(2)海拔1 900m及以上的地区最高日平均温度和旬平均温度均低于22℃,为小麦条锈菌的越夏区域;1 600~1 900m的区域内其最高日平均温度在22℃至25℃之间,最高旬平均温度均大于20℃小于23℃,符合小麦条锈菌越夏的理论温度要求;并且海拔1 900m及以上地区的菌源观察圃中可观察到小麦条锈菌越夏。以上结论证实了云南省德宏州芒市是小麦条锈菌的越夏菌源地之一。     

小麦凝集素类受体激酶TaLecRLK1的鉴定及抗锈病功能分析

凝集素类受体激酶(lectin receptor-like kinase, LecRLKs)是一类在植物应答多种生物/非生物胁迫中发挥重要作用的类受体激酶。本研究在小麦与条锈菌互作的转录组中筛选到1个在小麦与条锈菌非亲和互作中显著上调表达的LecRLKs基因TaLecRLK1。该基因全长2 292 bp,编码蛋白含有1个胞外信号肽、B-lectin结构域、PAN＿AP结构域、跨膜域和胞内酪氨酸激酶域。qRT-PCR分析表明：TaLecRLK1在小麦与条锈菌非亲和互作早期诱导表达,在烟草及小麦原生质体中瞬时表达,TaLecRLK1-GFP定位在细胞膜上。利用大麦条纹花叶病毒介导的基因沉默技术(BSMV-VIGS)沉默TaLecRLK1,接种无毒性条锈菌小种CYR23后,沉默叶片表面产生少量夏孢子堆,组织学观察发现沉默植株中条锈菌菌丝长度增长、侵染点附近活性氧积累面积减少;TaPR1、TaPR2、TaPR5的表达受到抑制,TaCAT和TaSOD则被迅速诱导表达。综上所述,TaLecRLK1对小麦抗条锈病起到正调控作用。     

402份国内外春小麦种质资源抗条锈性评价及分析

正小麦条锈病是影响小麦生产最重要的世界性病害之一,而青海省是我国小麦条锈菌Puccinia striiformis f.sp.tritici主要越夏流行区(姚强等,2014),每年拥有大量的小麦条锈病越夏菌源,且该省种植的春小麦主要为感病品种阿勃,给我国小麦条锈病越夏菌源区的治理带来了困难。国内学者在寻找春小麦优良抗条锈病基因方面做了大量的工作,然而     

林芝地区小麦条锈菌转主寄主小檗的鉴定与分布

西藏自治区是我国小麦条锈病发生与流行相对独立的一个区系,小麦条锈病是严重影响西藏小麦安全生产的重要病害之一,林芝地区是西藏自治区小麦条锈病重要的常发区和流行区。已有研究证实,小檗是小麦条锈菌的转主寄主之一,并在我国小麦条锈菌致病性变异产生新菌系和小麦条锈病的发生过程中起作用。林芝地区小檗种类较多,但目前对林芝地区小檗是否能作为小麦条锈菌的转主寄主缺乏相关的研究和报道。本文针对小麦条锈病常发区的西藏林芝地区小檗资源进行了调查,对小檗能否作为小麦条锈菌转主寄主进行了鉴定。结果表明6种小檗在林芝地区常见且分布广泛,均是小麦条锈菌的转主寄主。这对进一步研究西藏小麦条锈病的发生、流行与病原菌致变性变异起着重要作用。     

小麦条锈菌转主寄主小檗的离体叶片接种培养鉴定

正近年,小檗(Berberis)被鉴定是小麦条锈菌的转主寄主,从而发现了小麦条锈菌存在有性生殖,使得研究条锈菌与转主寄主小檗相关的生物学、遗传学成为可能。小麦条锈菌(Puccinia striiformis West. f. sp. tritici Erikss. et Henn.)是活体营养的专性寄生物,只能在活体上侵染繁殖。当前,小檗对小麦条锈菌感病性的测定只能在活体上进行~([1])。种子繁殖和扦插繁殖两种途径繁殖小檗均耗时较长~([2]),影响利用小檗进行小麦条锈菌相关研究。利用离体叶片接种病原菌测定或繁殖已在     

源于柔软滨麦草抗小麦条锈病基因YrElm的遗传分析与SSR标记

 M852-1是由柔软滨麦草和普通小麦7182经杂交和回交培育的易位系。苗期抗病性鉴定结果表明,M852-1对CYR29、CYR31、CYR32、CYR33、Su11-4、Su11-7和V26等7个中国小麦条锈菌主要生理小种或新的致病类型均表现免疫至高抗,是一个较好的抗条锈资源材料。用条锈菌流行小种CYR33对M852-1与铭贤169杂交F₁、F₂、F₃和BC₁代进行抗性鉴定与遗传分析,发现M852-1对CYR33的抗条锈性由1对隐性基因控制,暂定名为YrElm。以F₂代分离群体构建作图群体,利用集群分离分析法,筛选到与YrElm连锁的5个SSR标记:Xcfd35、Xgwm161、Xwmc630、Xgwm533和Xcfd34,并将YrElm定位于小麦染色体3DS上。YrElm两侧最近2个SSR标记Xcfd35与Xgwm161的遗传距离分别为6.5 cM和4.2 cM。抗锈性鉴定、系谱分析以及分子标记检测结果表明,该抗病基因来源于柔软滨麦草。综合基因来源、分子检测及染色体位点等方面的分析,认为YrElm可能是一个新的抗条锈病基因。用该基因两侧最近两个标记Xcfd35和Xgwm161 检测68个甘肃和黄淮麦区小麦品种(系),10个(14.7%)品种能扩增出与M852-1相同的条带。进一步进行抗病性及系谱分析表明,这10个品种均不含YrElm。本研究结果为利用YrElm进行分子标记辅助育种和进一步的精细定位奠定了基础。     

关中西部小麦条锈菌贵农22致病类群的监测

正小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis West.f.sp.tritici Eriks.Henn.)引起的气传病害,是我国和全世界最重要的病害之一。一般年份可造成小麦减产10%~30%,流行年份减产50%~60%,甚至绝收。小麦条锈病是大区流行性病害。陕西地处越夏菌源基地和黄淮海冬麦区的地理接合地域,是条锈病流行的重要"桥梁"地带~([1])。早期研究认为甘     

外源茉莉酸甲酯诱导小麦抗条锈病的研究

 本文探讨了不同浓度茉莉酸甲酯(MeJA)对小麦抗病性的诱导作用,同时电镜观察了不同浓度MeJA对小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp. tritici)与寄主细胞超微结构的影响。结果表明,2.00 mmol·L^-1 MeJA对小麦条锈病的诱导抗性效果最好,可达到35.87%,而0.50 mmol·L^-1 MeJA在小麦条锈菌夏孢子开始萌发4 h时呈显著抑制作用。经外源MeJA处理后,条锈菌的胞间菌丝、吸器母细胞和吸器的发育明显受到抑制,其中侵染位点的叶肉细胞呈抗性症状。因此,MeJA可使小麦幼苗产生诱导抗性从而提高其抗病性。     

小麦条锈菌转主寄主小檗(Berberis germanensis)的人工接种鉴定

正条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.tritici),简称小麦条锈菌,是引起小麦条锈病(wheat stripe rust or yellow rust)的病原菌。近年通过人工室内接种证实小檗(Berberis spp.)是小麦条锈菌的转主寄主~([1]),由此揭示了小麦条锈菌是具有性、锈、夏、冬和担孢子5种孢子类型的全孢     

2002—2014年陕西省小麦条锈菌生理小种变化动态和小麦品种(系)的抗病性

为明确陕西省小麦条锈菌的群体结构、变异动态和新育成小麦品种(系)的抗病性,为病害流行预测、防治以及抗病育种提供依据,本研究于2002—2014年从陕西省8个市(区)的28个县(区)和毗邻的甘肃省、四川省和湖北省部分地区共采集鉴定小麦条锈菌标样2 779份,监测到条锈菌生理小种和致病类型45个,其中,CYR33和CYR32为目前陕西省小麦条锈菌主要流行小种,新致病类型G22-9和G22-14虽然目前出现频率不高,但对贵农系列、92R系列以及Moro均有毒性,且出现频率呈上升趋势。目前小麦条锈菌群体中Hybrid46致病类群和水源11致病类群占绝对优势,这与我国小麦品种抗病基因单一化有较大关系,应加强开发和利用新的、多元化的抗源材料。对2 952份陕西省新育成小麦品种(系)抗病性测试结果表明,其整体抗性水平呈上升趋势。综合条锈菌生理小种监测和抗病性分析结果,目前小麦抗条锈病育种应以抗CYR33和CYR32为主,同时注意对G22-9和G22-14的抗病性研究。     

源自陕、甘野生小檗的小麦条锈菌有性生殖后代的毒性分析

 小麦条锈病是我国最具毁灭性的小麦病害之一,其流行常常造成小麦严重减产。种植抗病品种是防治该病害最经济、有效和环保的措施。但是,由于新毒性菌系的出现,抗病品种在种植短短数年内便“丧失”其抗病性。研究证实病原菌毒性变异产生新菌系是导致小麦品种抗病性“丧失”的根本原因。近年来,随着小麦条锈菌转主寄主小檗的确定,发现自然条件下我国小麦条锈菌在野生小檗上可以完成有性生殖。本研究通过对2015年自然发病小檗小麦条锈菌的分离及其单夏孢子堆纯化,利用中国鉴别寄主进行了毒性测定分析。从陕西、甘肃两省的3种感病小檗共分离获得小麦条锈菌菌系8个,其中有1个菌系与已知小种Su11-126的毒性完全匹配,其余7个为新菌系;93个单夏孢子堆群体可分为47个不同的致病类型,包括14个已知小种类型,33个新小种类型;有56个菌系与已知小种的毒性完全匹配,37个为新小种。本研究再次获得了条锈菌自然条件下存在有性生殖并因此导致新菌系产生的证据,证实了野生小檗在我国小麦条锈菌的生活史和病害循环中具有作用。