象耳豆根结线虫果胶酸裂解酶基因的克隆及其RNAi 效应分析

 从象耳豆根结线虫中首次克隆了果胶酸裂解酶基因Me-pel-1,该基因cDNA 的开放阅读框(ORF)长813 bp,编码270 个氨基酸,具有果胶酸裂解酶第3 家族的4 个保守域特征。ME-PEL-1 与南方根结线虫的果胶酸裂解酶MI-PEL-1 和爪哇根结线虫的果胶酸裂解酶MJ-PEL-1 相似性最高,且系统进化树显示ME-PEL-1 也与它们最为接近。利用RNAi 技术对象耳豆根结线虫2 龄幼虫的Me-pel-1 进行沉默,结果发现Me-pel-1 基因被干扰后,象耳豆根结线虫2 龄幼虫对番茄的侵染率显著降低。该结果表明Me-pel-1 基因在象耳豆根结线虫侵染寄主的过程中发挥重要作用。     

爪哇根结线虫-β1,4-内切葡聚糖酶基因cDNA全长克隆和序列分析

 以爪哇根结线虫为材料,根据同源序列法分别进行3'末端和5'末端的RACE,获得-β1,4-内切葡聚糖酶基因cDNA全长。此cDNA全长序列为1 675 bp,包括1 521 bp的完整ORF,编码一含506 aa的多肽。该基因命名为Mj-eng3-,其推导蛋白的编码氨基酸与南方根结线虫的-β1,4-内切葡聚糖酶基因MI-ENG-1、MI-ENG-3和MI-ENG-4的同源性为95.3%、95.8%和85.3%,与另外5个植物寄生线虫β-1,4-内切葡聚糖酶基因推导蛋白PP-ENG-1、GR-ENG-1、GT-ENG-1、HG-ENG-1、HS-ENG-1编码氨基酸的同源性分别为51.2%、43.7%、43.7%、46.8%和45.3%。     

植物寄生线虫分支酸变位酶基因的研究进展

 植物寄生线虫食道腺中表达的寄生基因编码的分泌蛋白在线虫侵入寄主植物、建立取食位点和抑制寄主的防御反应过程中起重要作用。利用植物寄生线虫食道腺削减cDNA文库及基于同源克隆等方法,鉴定了这些过程中起作用的分支酸变位酶(CM)基因。带有氨基酸末端信号肽的根结线虫CM、孢囊线虫CM与细菌CM的蛋白质序列非常相似。mRNA原位杂交表明,CM基因专门存在于植物寄生线虫的亚腹食道腺中。RT-PCR分析表明,它们的转录丰度在线虫寄生的早期丰度较高,在后期较低或者难以检测到。Southern杂交表明,这些CM基因为多基因家族。CM的蛋白质在专性内寄生线虫中广泛存在,表明这种多功能的酶在控制线虫侵染植物的过程中起重要作用。     

松材线虫fem-1基因的克隆与表达特性研究

 松材线虫病是世界性的检疫病害,严重威胁松林等森林资源和生态安全。有研究表明,Feminization(fem)基因家族在秀丽隐杆线虫中参与性别决定和分化。本研究克隆了松材线虫fem-1基因,并对其表达特征和调控功能进行研究。结果表明,该基因cDNA全长为856 bp,包含681 bp的开放阅读框,编码226个氨基酸,进化分析显示与秀丽隐杆线虫位于同一进化分支。荧光定量PCR以及原位杂交结果显示, fem-1基因在松材线虫各个发育阶段均有表达,其中在2龄虫期表达水平最高;在卵期至3龄虫期阶段于虫体中后部表达,而发育后期,多位于皮下细胞中表达,肠道、性腺等部位极少出现杂交反应。利用RNA干扰技术沉默fem-1基因后,线虫种群雌雄比例出现下降,说明fem-1基因可能参与松材线虫性别分化和决定过程。研究结果有助于了解松材线虫性别决定相关基因表达特性与功能,为深入研究松材线虫发育生物学提供一定的理论依据。     

水稻干尖线虫14-3-3(Ab-14-3-3-a)基因克隆与功能分析

水稻干尖线虫是水稻上重要的寄生线虫,严重危害水稻安全生产。14-3-3蛋白调控生物体的细胞代谢、生长发育和逆境适应等一系列生物过程。本研究通过c DNA末端快速扩增技术(rapid amplification of c DNA ends,RACE)分离获得了一个水稻干尖线虫(Aphelenchoides besseyi)14-3-3基因,命名为Ab-14-3-3-a。Ab-14-3-3-a全长c DNA序列含有59 bp的5'非翻译区(UTR)、编码251个氨基酸756 bp的开放阅读框。Ab-14-3-3-a DNA序列包含4个外显子和3个内含子。Ab-14-3-3-a蛋白与其他植物寄生线虫14-3-3蛋白氨基酸序列高度相似,系统发育树显示与植物寄生线虫位于同一进化分支。原位杂交显示Ab-14-3-3-a特异定位于成虫的背食道腺细胞中,表明其在线虫取食和寄生过程中发挥潜在功能。qRT-PCR显示,Ab-14-3-3-a在水稻干尖线虫各个龄期均表达,其中在成虫表达水平最高,而在发育过程中幼虫表达水平最低。当线虫取食不同寄主时,Ab-14-3-3-a的表达水平具有差异性,线虫取食感病水稻早期,Ab-14-3-3-a表达水平上升1.5倍,而取食灰葡萄孢(Botrytis cinerea)时Ab-14-3-3-a表达可提高数百倍。利用体外RNA干扰技术将Ab-14-3-3-a的表达进行有效抑制,结果显著影响了线虫的产卵、成虫发育以及线虫种群数量。综上,Ab-14-3-3-a参与调控水稻干尖线虫的取食行为和发育进程。本研究相关结果有助于拓展植物寄生线虫14-3-3蛋白功能,为深入研究线虫与植物互作机制提供了理论依据。     

松材线虫mapk基因克隆及RNAi效应分析

促分裂原活化蛋白激酶(Mitogen Activated Protein Kinase)在线虫生长发育过程中具有重要作用。本研究利用RACE方法克隆了松材线虫mapk基因,其基因全长1 744 bp,5'UTR长243 bp,3'UTR长81 bp,含有一个1 098 bp的开放读码框,包括6个外显子和5个内含子,为单拷贝基因,其预测的蛋白序列与其他线虫的序列相似性为77.66%~84.01%。通过体外转录合成341 bp的dsRNA,将松材线虫的幼虫浸泡在1.5 mg·mL-1dsRNA中24 h后,mapk表达量下降约85%,松材线虫的死亡率约为对照的4.2倍,经dsRNA浸泡的成虫,繁殖能力下降约50%,表明mapk基因的沉默可能抑制松材线虫的繁殖能力。     

南方、爪哇和花生根结线虫的快速灵敏的PCR鉴定方法

 为了研制南方、爪哇和花生根结线虫快速灵敏的检测和鉴定方法,分别分离了4个南方根结线虫和3个爪哇根结线虫特异性的随机扩增多态性DNA (RAPD)片段。在这些RAPD标记DNA序列的基础上,设计了多对SCAR PCR引物,并用源于国内外的南方、爪哇、花生、北方和象耳豆根结线虫群体验证其扩增特异性和灵敏度。最终确定了3对高效扩增的SCAR引物,它们组合使用可以可靠灵敏地鉴定南方、爪哇和花生根结线虫。3对引物的扩增灵敏度达1/3条的二龄幼虫、雄虫或雌虫,这表明本研究研制的PCR鉴定法可用于生产实践中土样和根样中3种根结线虫快速灵敏的鉴定。     

禾谷孢囊线虫(Heterodera avenae)纤维素结合 蛋白基因(Ha-cbp-1)的克隆和序列分析

 禾谷孢囊线虫(Heterodera avenae)是中国小麦上的重要病原线虫。纤维素结合蛋白基因是一种重要的植物线虫寄生和致病相关基因。用同源克隆的方法从禾谷孢囊线虫寄生前二龄幼虫中克隆出一种纤维素结合蛋白新基因Ha-cbp-1（GenBank 注册号GQ178086）cDNA序列。Ha-cbp-1基因cDNA包含1个开放阅读框,编码131个氨基酸残基的蛋白质,预测蛋白由1个长度为18氨基酸残基的信号肽和1个纤维素结合区域（CBD）组成。Ha-cbp-1的基因组DNA序列含有2个内含子。预测的禾谷孢囊线虫纤维素结合蛋白（HA-CBP-1）序列与大豆孢囊线虫纤维素结合蛋白（HG-CBP-1）序列有60%的同一性和76%的相似性,与甜菜孢囊线虫纤维素结合蛋白（HS-CBP-1）序列有60%的同一性和75%的相似性。本研究首次从禾谷孢囊线虫中成功克隆出CBP蛋白基因。     

南方、花生和爪哇根结线虫PCR检测方法

为快速、准确、稳定的鉴定南方、花生和爪哇根结线虫,利用已报道的南方和爪哇根结线虫的两对特异性引物,结合本研究设计的花生根结线虫特异性引物,通过优化PCR反应体系,建立了3种根结线虫的PCR检测方法。结果表明,该方法能够特异性扩增以上3种根结线虫,特征片段长度分别为399、335和670 bp,灵敏度达到单条2龄幼虫的水平。研究结果将为以上3种根结线虫的快速鉴定提供技术支持。     

小菜蛾Toll-6基因的克隆及功能分析

为探究Toll-6基因在小菜蛾Plutella xylostella先天免疫中的功能,对克隆鉴定的Toll-6基因序列进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR检测Toll-6基因的时空表达模式及微生物侵染响应模式,体外验证其在微生物结合、病原相关分子模式（pathogen associated molecular pattern,PAMP）结合和细菌凝集等方面的功能。结果表明：Toll-6基因全长2 313 bp,编码770个氨基酸,预测Toll-6蛋白具有富含亮氨酸重复序列（leucine-rich repeats,LRR）胞外区、跨膜区和Toll/白介素-1受体同源（Toll/interleukin-1 receptor homologous,TIR）胞内等典型Toll受体家族特征;Toll-6基因在不同发育阶段及不同组织中均有表达,其中成虫期表达量最高,4龄幼虫期次之,在4龄幼虫中肠表达量最高;此外,苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis菌株Bt8010侵染小菜蛾4龄幼虫6 h后,Toll-6基因表达被显著抑制,而黏质沙雷氏菌Serratia marcesc...     

根结线虫种群的线粒体DNA分析

 在同工酶和形态学鉴定的基础上,利用引物#C2F3和#1108对42个根结线虫种群线粒体DNA (mtDNA)中的COⅡ和LrRNA间区域进行特异性PCR扩增,35个种群的扩增产物约为1.7kb,其中29个是南方根结线虫,6个是爪哇根结线虫;3个花生根结线虫种群的扩增产物约为1.1kb;1个种群的扩增产物约为0.7kb,为根结线虫属在中国的新记录种;3个北方根结线虫种群的扩增产物约为0.5kb。用单条2龄幼虫提取物作模板得到的结果与大量提取DNA作模板的结果相同。为了区分产生相同大小片段的南方根结线虫和爪哇根结线虫,用限制性内切酶HinfⅠ对扩增产物进行酶切,结果表明:所有供试的南方根结线虫都可以被HinfⅠ酶切,且产生约1.3和0.4kb的2个限制性片段;但供试的爪哇根结线虫种群不能被酶切。由此表明,利用mtDNA PCR及酶切实验可以作为快速而准确地鉴定常见根结线虫的方法。     

十五种根结线虫病害的病原鉴定

 从全国的不同地区采集的15种植物根结线虫病的病原,按照国际根结线虫协作组综合鉴定方法,对每种病原进行了分类鉴定。其中,花生、葡萄、唐松草(均采自北京)根结线虫病的病原都属于北方根结线虫;月季根结线虫病的病原(北京)有一种是北方根结线虫,另一种是花生根结线虫2号小种;泡桐根结线虫病的病原(河南禹县)也属于花生根结线虫2号小种;烟草(河南郑州)、番茄(湖南长沙)、西瓜(湖南长沙)、白菜(江西南昌)、萝芙木(广西南宁)和栀子(广西南宁)根结线虫病的病原都属于南方根结线虫1号小种;在广西南宁采集的美登木根结线虫病病原有一种是南方根结线虫1号小种,另一种是爪哇根结线虫;黄瓜(北京)和柳树(广西桂林)根结线虫病的病原都属于爪哇根线虫;在广东海南岛采集的青皮象耳豆根结线虫病的病原是国际上没有报道过的新种,定名为象耳豆根结线虫(Meloidogyne enterolobii)。     

寄生于南方根结线虫卵的长梗木霉几丁质酶基因TlChi46的克隆

为进一步筛选高效寄生线虫真菌和阐明其寄生线虫卵的机理,本研究从湖北省烟草南方根结线虫雌虫分离到1株具高效生防潜力的菌株HBF1。形态学、rDNA-ITS和翻译延长因子tef1-α序列分析鉴定该菌为长梗木霉菌Trichoderma longibrachiatum,其对南方根结线虫卵第10 d寄生率为80.45%。通过简并引物设计和RACE技术克隆其几丁质酶基因,分析该基因序列及与其他几丁质酶的同源性。该菌是1株可以产生几丁质酶的南方根结线虫卵寄生真菌,第10 d几丁质酶的活性达到高峰,为24.88μmol/h/mL。本研究首次从长梗木霉HBF1菌株中克隆到1个几丁质酶基因TlChi46,该基因DNA全长1 793 bp,含3个内含子和1个1 272 bp的开放阅读框,编码423个氨基酸,理论分子量45.9 kDa,等电点5.23。同源性比对表明和昆虫寄生菌几丁质酶的亲缘关系较远。从长梗木霉HBF1中克隆得到的几丁质酶基因编码的几丁质酶的功能域可供进一步研究,高效产几丁质酶并有效寄生南方根结线虫卵的长梗木霉对南方根结线虫具有良好的生防潜力。     

黏虫保幼激素环氧水解酶基因MsJHEH2的克隆与生物学功能

保幼激素环氧水解酶（juvenile hormone epoxide hydrolase,JHEH）是调控保幼激素（juvenile hormone,JH）滴度的重要降解酶。本文在黏虫体内克隆得到一条具有EHN环氧水解酶超家族结构域的保幼激素环氧水解酶MsJHEH2基因cDNA序列（GenBank登录号：MT802192）,长度1533 bp,开放阅读框（ORF）为1389 bp,编码462个氨基酸,推测分子量和等电点分别为52.42 kDa和7.07。表达模式分析发现,MsJHEH2在黏虫各个龄期与组织中均有表达,其中在蛹期和中肠中表达量最高。RNA干扰处理4龄幼虫6 h后的基因沉默效率最高,为64.86%,此时黏虫体内JH滴度上升为对照的1.58倍。该基因沉默后对黏虫无明显致死作用,但导致其蛹历期延长、羽化率降低。本研究表明MsJHEH2可以通过调节JH含量进而影响黏虫生长发育进程。     

粉红螺旋聚孢霉NF-06固体发酵条件优化及对南方根结线虫的防治效果

南方根结线虫是一种严重危害我国蔬菜安全生产的土传病害，生产上亟需一种有效的防控方法。本研究从根结线虫卵囊中分离到一株生防真菌NF-06，通过形态学和分子生物学方法将其鉴定为粉红螺旋聚孢霉Clonostachys rosea。通过离体活性测定的方法测定NF-06发酵滤液对根结线虫2龄幼虫的致死作用，发现24、48和72 h后2龄幼虫的相对死亡率分别达63.6%，75.5%和87.0%。以产孢量为指标，优化菌株NF-06固体发酵条件，确定最佳基础培养基为麦麸和麦秸秆混合物，其比例为4：1（wt/wt），在基础培养基中添加10%玉米粉、2%蚕豆粉和0.05% KH₂PO₄可获得最大产孢量；最优培养条件为初始pH值7.0，初始含水量40%，接种量5%，产孢量达8.9×10¹⁰ CFU/g。室内盆栽防治效果测定显示，菌株NF-06固体发酵物能够有效降低土壤中的线虫数量和番茄根结指数，其中5 g/株穴施处理的线虫减退率和防治效果分别达67.9%和69.6%。本研究为生物杀线虫剂的开发和利用提供理论依据。     

象耳豆根结线虫对抗病番茄品种VFNT的致病性研究

 象耳豆根结线虫是近年在我国发现的一种扩散迅速、寄主广泛、致病性强的根结线虫。为探究象耳豆根结线虫的强致病性原因,本研究用象耳豆根结线虫和南方根结线虫分别接种抗线虫番茄品种VFNT和感病番茄品种Rutgers,30 d后象耳豆根结线虫对VFNT和Rutgers的累计侵入率分别为14.1%和19.2%、虫瘿率为62.5%和81.6%,而此时南方根结线虫累计侵入率为0%和18.8%、虫瘿率为0%和68.5%,象耳豆根结线虫的侵染力和致病力显著强于南方根结线虫;通过侵染抗病番茄品种VFNT的病理切片以及根尖侵染早期胼胝质、活性氧染色发现象耳豆根结线虫的侵染不会激活Mi-1基因诱导的特异性抗性,在侵染早期南方根结线虫引起的胼胝质沉积量在72 h最大,是象耳豆根结线虫的2.0倍;体外H₂O₂应激测试发现,H₂O₂浓度为10～80 μmol·L^-1象耳豆根结线虫对H₂O₂的耐受性显著强于南方根结线虫。象耳豆根结线虫具有强致病性的原因可能是:具有更强的侵染力和活性氧耐受力;侵染不会激活Mi-1基因诱导的特异性抗性且侵染引起的胼胝质的积累量较低。     

马铃薯疮痂病菌致病相关基因的克隆及表达

 A pathogenic-related gene nec1 was cloned in Streptomyces scabies CPS-1, potato scab strain. Analysis results showed that the length of open reading frame(ORF) for nec1 gene was 666 bp, and the GC content was 54.2%. Sequence alignment indicated that a 650 bp up-stream sequence shared 91% similarity with IS 256 family transposase nucleotide sequences by BLASTn searches against GenBank. The segments obtained by PCR amplification were digested by enzymes SphⅠand SacⅠ, and linked to the expression vector pIJ702. The recombinants were transformed into nonpathogenicity strain Streptomyces lividans 66 TK24. Bioas-say results suggested that the transformants possessed the same symptoms as pathogenic strain on potato tuber slices and radish seedlings, which implied that nec1 gene was associated with the pathogenicity of S. scabies CPS-1.     

水稻拟禾本科根结线虫生防细菌的分离鉴定与防治效果评价

为获得对水稻拟禾本科根结线虫具有较高杀线虫活性的生防细菌,初筛以马铃薯腐烂茎线虫、复筛以拟禾本科根结线虫2龄幼虫为靶标线虫,采用直接触杀法对土壤分离细菌进行筛选。获得8株具有较高杀线虫活性的菌株,其中D45菌株发酵液的杀虫活性最好。其发酵液上清5倍稀释液处理24、48 h后,马铃薯腐烂茎线虫和拟禾本科根结线虫2龄幼虫的死亡率分别为69.8%、72.1%和60.9%、70.4%。盆栽试验和田间试验表明,在拟禾本科根结线虫侵染前采用D45菌株发酵液进行土壤处理,可显著减少水稻根结数。D45高活性菌株产生的杀线虫物质对蛋白酶稳定,但不耐热和酸。经生理生化测定结合16S rRNA基因序列分析,D45菌株为巨大芽胞杆菌Bacillus megaterium。D45菌株对防治水稻拟禾本科根结线虫具有应用潜力。