应用real-time PCR定量检测小麦条锈菌潜伏侵染量方法的建立

 小麦条锈病是我国小麦主要病害之一。快速、及时地诊断与定量监测处于潜育状态下的病叶,对准确估计越冬、越夏后的病情,制定正确的防治方案具有重要的意义。根据小麦条锈菌Puccinia striiformis的β-tubilin基因序列设计对该病原菌的种具有特异性的引物betaf/betar,并分别在普通PCR和real-time PCR扩增时对该引物的特异性和灵敏性进行了测定。结果表明该引物对小麦条锈菌特异性高,可稳定扩增出243 bp的目标条带。Real-time PCR的灵敏度为普通PCR的100倍。应用此特异性引物,建立了real-time PCR测定系统,定量测定了条锈菌在小麦叶片接种后组织内的DNA随时间的变化。结果表明,在接种后12 h,可在小麦叶片内检测到条锈菌,且条锈菌在小麦叶片内潜育期间随时间呈指数增长。接种第6 d后叶片内的菌量有明显的增加。建立的小麦条锈菌的real-time PCR早期定量测定方法,为及时、快速监测小麦条锈病在潜育期间的发病规律以及为该病的预测、防治提供依据。     

多堆柄锈菌潜育期侵染量实时荧光定量PCR检测体系的建立

为快速及时诊断并定量监测玉米内多堆柄锈菌Puccinia polysora潜育期的侵染量,根据多堆柄锈菌的ITS序列和玉米Actin2基因序列,分别设计多堆柄锈菌特异性引物PpoF/PpoR和Taq Man探针PpoP以及玉米特异性引物ZmF/ZmR和Taq Man探针ZmP,对引物和探针的特异性和灵敏度进行测定,并用这2对引物和探针建立多堆柄锈菌潜育期的实时荧光定量PCR检测体系,定量监测接种后玉米叶片中多堆柄锈菌DNA量随时间的变化。结果表明,多堆柄锈菌和玉米的特异性引物和探针对各自靶标片段均具有良好的特异性,灵敏度分别为10^-3ng/μL和10^-2ng/μL;在接种后24 h,利用所建实时荧光定量PCR检测体系即可在玉米叶片中检测到多堆柄锈菌,且潜育期内多堆柄锈菌的侵染量随时间呈指数增长。表明所建实时荧光定量PCR检测体系可用于多堆柄锈菌潜育期侵染量的定量检测和监测。     

小麦叶锈菌的特异性分子诊断检测技术

小麦叶锈病由Puccinia triticina引起,是我国小麦生产上的重要病害。本研究旨在建立小麦叶锈菌快速、准确的PCR诊断检测技术体系,用于病害精准测报和综合防控。以真菌β-微管蛋白基因的保守序列为引物,进行小麦锈菌gDNA的PCR比较分析,发现小麦叶锈菌具有长度为268bp的特异性DNA片段;序列分析后设计了2对专化性引物,成功获得检测灵敏度为5.00pg/μL模板DNA浓度水平的小麦叶锈菌种的特异性SCAR标记。对55个来自我国不同麦区的小麦叶锈菌标样以及其它麦类病原真菌的检测表明,该叶锈菌标记的检测可靠性达100%。人工接种条件下,叶锈菌侵染24h后,即可在小麦叶片内检测到该标记。     

小麦叶锈菌生理小种MFR的分子鉴定研究

 用AFLP方法对来自中国和墨西哥的23个小麦叶锈菌生理小种进行分析,共筛选了64对引物,获得一对引物(M₀₅/E₀₃)可在MFR小种中扩增出一条特异性DNA片段,进行回收、克隆、测序,结果表明该片段具有325个碱基。根据特异性片段序列设计出SCAR标记引物,对60个叶锈菌生理小种分离物进行回检结果表明,研制的SCAR标记能够准确区分MFR生理小种。本实验结果为小麦锈菌生理小种分子检测体系的建立奠定了基础     

转基因苜蓿草J101品系特异性实时荧光PCR检测方法的建立

本文针对转基因苜蓿草品系J101,设计引物及探针建立J101品系特异实时定量PCR检测体系。结果表明,本文建立的定量实时PCR检测方法特异性良好。实时荧光定量PCR检测方法的检测下限为10拷贝J101基因组DNA,定量检测下限为50拷贝的J101基因组DNA,本方法建立的标准曲线线性相关系数(R2)为0.993,扩增效率E为110%,重复性实验显示本方法的标准偏差(SD)及相对标准偏差(RSD)都在可接受范围内。本文建立的J101品系特异性定量PCR检测方法适于快速、准确、稳定地对转基因苜蓿草J101品系进行检测。     

小麦条锈菌水源11类群的RAPD分析及SCAR标记的建立

鉴于水源11类群近年来一直处于优势地位,为简化其检测手段,本研究利用RAPD技术对该类群的8个主要致病类型进行了多态性分析,以寻找其中主要流行类型的特异性分子标记。结果如下:共筛选出10个碱基随机引物190条,其中94条可得到稳定清晰的扩增图谱,用该94条引物进行RAPD分析,发现各致病类型间遗传变异丰富;以引物S1410扩增得到了水源11-4的特异性DNA条带;以引物S1412和S1304扩增得到了水源11-14的特异性DNA条带;对引物S1304扩增得到的特异性DNA条带回收、克隆和测序,设计了1对19bp/18bp的引物,并成功地将其转化为对水源11-14特异的SCAR标记。以上结果表明,通过规模筛选来寻找小麦条锈菌生理小种的特异性DNA片段,并将其转化为稳定的SCAR标记,有可能建立起中国小麦条锈菌流行生理小种的快速分子鉴定体系。     

小麦条锈菌新菌系V26的SCAR检测标记

 建立小麦条锈菌生理小种的快速分子检测技术体系对小麦条锈菌的监测和防治策略的制定具有重要价值。条锈菌V26是近年来出现的,对我国目前小麦抗病育种中普遍应用的抗条锈病基因Yr26具有毒性的新菌系。该菌系的出现,对我国当前小麦生产、抗病育种都造成了严重威胁。本研究选用189条随机引物对CYR29、CYR31、CYR32、CYR33、T4、Su11-4和V26等7个条锈菌生理小种(菌系)进行了扩增,筛选V26的特异性RAPD片段,并对其进行克隆和测序。根据测序结果,设计并合成SCAR特异性引物, 将V26的RAPD标记转化为稳定的SCAR标记。使得对该菌系的快速检测成为可能,同时也将会为条锈菌新小种的监测提供更为准确的科学依据。     

小豆锈病分子检测体系的构建及应用

由豇豆单胞锈菌（Uromyces vignae Barclay）引起的小豆锈病是小豆生产中危害最为严重的病害之一，建立早期分子检测技术体系对病害早期诊断和及时防控具有重要意义。本研究以豇豆单胞锈菌ITS序列为依据设计引物，结合已报道的单胞锈菌属特异检测引物，以豇豆单胞锈菌为目标菌，以茄链格孢、茄丝核菌、禾谷镰刀菌、稻瘟菌、苹果轮纹病菌、半裸镰刀菌、玉米链格孢菌、尖孢镰刀菌和禾顶囊壳等9种常见植物病原真菌为参照菌，采用CTAB法提取上述各菌株的基因组DNA，应用普通PCR技术筛选出豇豆单胞锈菌的特异性检测引物UV-ITS，在此基础上设计巢式PCR引物UV-MX，构建了基于巢式PCR的高灵敏度小豆锈病分子检测体系。该巢式PCR体系在基因组DNA浓度仅为4×10^-6 ng·μL^-1时仍可实现有效扩增，其灵敏度是普通PCR的10万倍。以感病小豆品种‘宝清红’接种锈菌后不同时间的叶片为材料检验检测体系的应用效果发现，接种后12 h的小豆叶片样本即可扩增出豇豆单胞锈菌的特异性条带。本研究建立的小豆锈病分子检测体系特异性强、灵敏度高，具备对潜伏期病害进行早期诊断的应用潜力，可为小豆锈病的早期快速诊断和及时防控提供重要的技术支撑。     

应用real-time PCR评价三种杀菌剂对小麦条锈病的防治效果

为更加精确有效地评估杀菌剂对小麦条锈病的防效,本研究利用real-time PCR检测潜育阶段的分子病情指数(molecular disease index,M DI)并结合田间病情分析,对三种杀菌剂的防效进行评价。春季返青后在品种铭贤169和京0045试验小区的诱发中心接种小麦条锈菌夏孢子,待充分发病后将其铲除。设置播种前2%立克秀拌种,接种后21和28 d分别喷施25%阿米西达和30%苯甲-丙环唑1 500倍液三种处理。发病后调查不同处理的普遍率和严重度,计算病情指数和AUDPC。结果表明,阿米西达和苯甲-丙环唑对小麦条锈病具有良好的防效且能够明显抑制发病中心的扩展,而经立克秀拌种对该病害的防治效果和发病中心扩展的抑制作用均不理想。对京0045于发病中心接种后24和33 d采样,经双重real-time PCR定量检测,计算MDI。结果显示潜育检测获得的M DI与AUDPC之间均具有极显著的相关性;阿米西达和苯甲-丙环唑对潜育期小麦条锈菌的扩展具有明显的持续抑制作用,而立克秀拌种仅对小麦条锈菌潜伏初期的扩展表现出一定的抑制作用。     

应用TaqMan MGB探针检测小麦印度腥黑穗病菌和黑麦草腥黑穗病菌

 以小麦印度腥黑穗病菌9个菌株和黑麦草腥黑穗病菌5个菌株及其近似种或相关种:稻粒黑粉菌、狼尾草腥黑粉菌、狗尾草腥黑粉菌、苏玛特腥黑粉菌、狐尾草腥黑粉菌、小麦网腥黑穗病菌和小麦矮化腥黑穗病菌共9种22个菌株为研究对象,通过序列比对分析,设计了检测小麦印度腥黑穗病菌及黑麦草腥黑穗病菌的TaqMan MGB实时荧光PCR引物和探针,优化了反应条件,筛选出特异性探针,分别建立了小麦印度腥黑穗病菌和黑麦草腥黑穗病菌实时荧光单重PCR和实时荧光双重PCR检测方法,其中实时荧光双重PCR检测方法实现了在同一PCR管中仅用5μL的反应体系,进行1次PCR反应就能特异性检测出小麦印度腥黑穗病菌或黑麦草腥黑穗病菌。本研究所建立的检测方法特异性强、结果可靠、检测速度快、成本明显降低,在文际应用中具有推广价值。     

襄阳地区小麦条锈菌越冬潜伏菌源量与病情的关系研究

 在小麦条锈病菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici,PST)越冬区的湖北襄阳、宜城和枣阳3个地区同一时间定点(GPS定位)采样,应用双重real-time PCR定量测定方法进行潜育侵染测定,并于春季在相应取样点进行病情调查。取样区域按照镇/区划分成不同的区域。每个区域的分子病情指数(MDI)和病情指数(DI)由该区域内所有样品和调查点数据取平均值得到。由MDI转换成风险指数(RI),并做RI与春季病情指数的相关性分析。同时,也通过坐标数据进行了空间分析。结果显示,PST潜伏侵染量与春季病情呈显著相关,并且两者均与其分布区域距汉江水系的距离相关。     

甘薯褪绿矮化病毒西非株系实时荧光定量PCR检测方法的建立及应用

 依据GenBank中登录的甘薯褪绿矮化病毒(Sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV)西非株系(WA)的核苷酸序列,分别设计两对特异性引物和一条TaqMan探针。以SPCSV-WA外壳蛋白(cp)基因的重组质粒为阳性标准质粒绘制标准曲线,通过优化反应体系和反应条件,建立了SPCSV-WA的实时荧光定量PCR检测方法。试验结果表明,该方法只能检测到目的病毒,标准曲线的斜率和相关系数分别为-3.239和1,扩增效率为103.568%。最低可检测到约3.31 copies/μL的阳性质粒,灵敏度比常规PCR高1 000倍。本研究建立的SPCSV实时荧光定量PCR方法可用于田间样品的检测,为SPCSV的早期预警和流行学研究提供了技术手段。     

The development of a PCR-based method for detecting <Emphasis Type="Italic">Puccinia striiformis</Emphasis> latent infections in wheat leaves

Stripe rust of wheat caused by Puccinia striiformis f. sp. tritici is one of the most important diseases on wheat worldwide, especially in temperate regions with cool moist weather conditions. A rapid and reliable detection of the pathogen in latent infected wheat leaves during overwintering of the fungus in the dormant stage will contribute to determine the initial inoculum potential and thus to predict early outbreak and to improve effective management of the disease. To achieve this aim, a PCR-based method was developed for specific and sensitive detection of P. striiformis. Specific primers were designed according to a genome-specific sequence of P. striiformis. To evaluate the specificity of the primers, seven different isolates and races of P. striiformis as well as six other pathogens of wheat were tested. All isolates of P. striiformis yielded a distinct band of a fragment of 470 bp, while using DNA of the other wheat pathogens as a template no amplification product was detected. The sensitivity of the primers was tested using serial dilutions of total DNA from P. striiformis; the limit of detection was 10 pg of DNA. Using extracts from P. striiformis-infected wheat leaves, the fungus could be determined in the leaves before symptoms appeared. The stripe rust could also be detected in the dormant stage by the PCR assay in samples of wheat leaves taken during the winter season. The application of the PCR assay may be useful for rapid and reliable detection of P. striiformis in latent infected leaves of overwintering wheat plants.     

番茄细菌性溃疡病菌的实时荧光PCR检测

 由Clavibacter michiganensis subsp.michiganensis(Cmm)引起的番茄细菌性溃疡病是一种严重危害番茄生产的种传细菌性病害。根据ITS序列多态性设计引物及TaqMan探针进行实时荧光PCR检测的结果表明,这组引物一探针能检测出所有供试的Cmm菌,对照菌均未检测到荧光信号。用接种但未显示症状的番茄苗叶片及人工处理的带菌种子提取的核酸作为模板,均能检测到病菌,其检测灵敏度比常规PCR高约100倍。实验中不需病原菌的分离培养及PCR的后续处理。该方法快速、简便、安全、准确,适用于出入境检验检疫及种子、种苗健康检测领域。     

马铃薯斑纹片病菌含扩增内标的双重实时荧光PCR检测

马铃薯斑纹片病菌(Candidatus Liberibacter solanacearum)是一种主要为害伞形花科和茄科植物的重要有害生物,目前无法人工培养且可随种子远距离传播。准确灵敏的PCR检测方法对病害预警和防止扩散具有重要意义。本文通过复合引物法构建扩增内标(internal amplification control,IAC),建立了马铃薯斑纹片病菌含扩增内标的双重实时荧光PCR检测体系,有效指示了PCR检测过程中的假阴性现象。试验结果表明:双重与单重实时荧光PCR的检测灵敏度一致,当扩增内标添加量为3.4×10^-5ng时,样品DNA的检测低限为0.4 ng。40个样品的检测结果显示,与单重实时荧光PCR相比,双重荧光PCR方法的阳性检出率由25.00%提高到27.50%,提高了检测结果的准确性。     

基于KASP技术的小麦条锈菌SNP分子标记开发与评价

为开发用于小麦条锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici群体遗传研究的竞争性等位基因特异性PCR-单核苷酸多态性(kompetitive allele specific PCR-single nucleotide polymorphism,KASPSNP)标记,以中国小麦条锈菌流行小种CYR32的基因组为参考,与美国小麦条锈菌流行小种PST78和印度小麦条锈菌流行小种38S102的基因组进行比对,根据比对到的SNP位点设计KASP-SNP引物,用64个中国小麦条锈菌标样对其进行筛选,同时用13对多态性引物组成的简单重复序列(sim‐ple sequence repeat,SSR)分子标记分析这64个标样,并利用Powermarker 3.25和Structure 2.3软件通过多态性指数和群体遗传结构分析来评价KASP-SNP和SSR两种分子标记。结果显示,共比对到29 929个SNP位点,设计出462对KASP-SNP引物,经64个中国小麦条锈菌标样筛选到43对多态性较好的引物,所开发的这43对KASP-SNP引物多态性信息含量指数平均为0.346,基因多样性指数平均为0.420,而SSR引物的2种指数分别为0.237和0.265,前者较后者分别高出46.0%和58.5%。2种标记结果的群体遗传结构分析可得到类似结果,最佳聚类数K值都为4,云南菌系是遗传结构相对最简单的菌系,湖北菌系是遗传结构相对最复杂的菌系,但个别菌株的遗传划分存在较大差异。表明本研究开发的KASP-SNP分子标记多态性较SSR分子标记更加丰富,具有较好的应用前景。     

温度与条锈病菌双胁迫下小麦内参基因的选择

 选择合适的内参基因是采用实时定量PCR研究基因表达获得可信数据的关键。以小麦在条锈病菌及温度双因素胁迫为研究对象,采用实时荧光定量PCR评价了CDC、RLI、ACTIN和26S基因的表达情况,采用geNorm和NormFinder软件进行了比较分析。结果表明,小偃6号小麦在常温(15℃±1℃)未接种条锈病菌,以及接种条锈病菌并培育至花斑期分别在高温(20℃±1℃)、变温(20℃到15℃)条件处理中,基因RLI表达不稳定,基因ACTIN在常温条件下以及在条锈病菌及高温处理条件下的表达量相对稳定,但在变温条件下波动较大。表达最稳定的基因是26S,其次是CDC基因,它们可以作为小偃6号-CYR32-温度互作体系中基因表达实时荧光定量PCR研究的内参基因,26S和CDC是最佳内参基因组合。     

实时荧光PCR检测瓜炭疽病菌

采用实时荧光PCR技术建立了瓜炭疽病菌(Colletotrichum orbiculare)的检测方法。根据瓜炭疽病菌甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)基因和谷氨酰胺合成酶(GS)基因序列,设计了该病菌特异性引物和TaqMan探针,并对所设计的引物和探针的反应条件进行了优化。采用本试验建立的实时荧光PCR方法对瓜上的其他菌株及近似菌株进行检测,可将瓜炭疽病菌与其他病原菌区分开。灵敏度试验表明,25μL体系中只要有39.6pg的核酸量就可以被检测到,检测灵敏度达到1.584pg/μL,比普通PCR检测灵敏度高100倍。同时对田间采集的病株和未知样品进行的检测证明了引物和TaqMan探针的特异性。     

基于小麦白粉病菌rDNA ITS序列的PCR分子检测

 Wheat powdery mildew(Blumeria graminis f.sp.tritici) is the one of main wheat diseases in China.Based on the internal transcribed spacer(ITS) sequences of ribosome of B.graminis f.sp.tritici,three molecular primer pairs(F1/R,F2/R and F3/R) were designed to detect the fungal pathogen of wheat powdery mildew.The species specificity of these primers was confirmed.F1/R was demonstrated a higher sensitivity than the other two primer pairs,and could detect as low as 1 pg DNA of B.graminis f.sp.tritici.Furthermore,F1/R primer pair was used to detect the pathogen DNA extracted from wheat leaves showing chlorosis and typical symptoms of powdery mildew caused by artificial inoculation with B.graminis f.sp.tritici.The preliminary results demonstrated the usefulness of this primer pair and its potential applications in efficient detection of wheat powdery mildew pathogen from leaves with latent infections at early growth stages of wheat.