辣椒疫霉CRN编码基因的克隆、转录特征及在与寄主互作中的作用

 CRN (crinkling and necrosis-inducing protein)蛋白是一类卵菌特有的效应分子,然而目前对其功能和分子机制知之甚少。为分析CRN效应分子在辣椒疫霉(Phytophthora capsici)与植物互作中的作用,本研究利用前期转录组测序结果,对辣椒疫霉基因组数据库进行序列比对分析,获得了7个CRN编码基因的全长序列;采用RT-PCR方法分析其在辣椒疫霉生长发育阶段(菌丝、游动孢子囊、游动孢子、萌发的休止孢)和侵染寄主阶段(本氏烟(Nicotiana benthamiana)灌根1.5、3、6、12、24、36和72 h后)的转录水平,发现3个基因在辣椒疫霉生长发育阶段和侵染阶段上调表达;将这3个基因克隆测序,发现其编码蛋白均含有保守的LFLAK和HVLVVVP基序;在本氏烟上的基因瞬时表达结果表明,Pc559084和Pc570403能够抑制由致病疫霉elicitin蛋白INF1或老鼠促凋亡蛋白BAX诱发的植物程序性细胞死亡,并且Pc559084能够促进辣椒疫霉侵染植物。这些研究结果为理解CRN效应分子在辣椒疫霉致病过程中的作用提供了重要的实验数据。     

荔枝霜疫霉中双组分信号转导系统的鉴定与表达分析

 荔枝霜疫霉(Peronophythora litchii)隶属于茸鞭生物界卵菌门疫霉属,由其引起的荔枝霜疫病是目前荔枝生产上一种最重要的病害,严重影响荔枝产量和鲜果品质。双组分信号途径在微生物中参与多种生命活动,但是在卵菌中尚未有相关研究。本研究通过生物信息学分析在荔枝霜疫霉中鉴定到2个杂合型组氨酸激酶(PlHK1、PlHK2)和1个响应调控蛋白(PlRR1)。其在卵菌中是保守存在的,并且与真菌在进化上相对独立。功能域分析表明,PlHK1和PlHK2的C端额外的融合了1个磷酸转移功能域(Hpt),这与真菌和植物的存在显著差异。转录分析表明3个基因在荔枝霜疫霉侵染阶段上调表达,并且响应渗透胁迫和氧化胁迫。以上结果揭示了双组分信号系统可能在疫霉致病过程中发挥重要作用。     

荔枝霜疫霉中双组分信号转导系统的鉴定与表达分析

 荔枝霜疫霉(Peronophythora litchii)隶属于茸鞭生物界卵菌门疫霉属,由其引起的荔枝霜疫病是目前荔枝生产上一种最重要的病害,严重影响荔枝产量和鲜果品质。双组分信号途径在微生物中参与多种生命活动,但是在卵菌中尚未有相关研究。本研究通过生物信息学分析在荔枝霜疫霉中鉴定到2个杂合型组氨酸激酶(PlHK1、PlHK2)和1个响应调控蛋白(PlRR1)。其在卵菌中是保守存在的,并且与真菌在进化上相对独立。功能域分析表明,PlHK1和PlHK2的C端额外的融合了1个磷酸转移功能域(Hpt),这与真菌和植物的存在显著差异。转录分析表明3个基因在荔枝霜疫霉侵染阶段上调表达,并且响应渗透胁迫和氧化胁迫。以上结果揭示了双组分信号系统可能在疫霉致病过程中发挥重要作用。     

本氏烟NbWRKY40亚家族转录因子抗病相关功能研究

 植物WRKY类转录因子的IIa亚类广泛参与调控植物的生物胁迫和非生物胁迫过程。本研究根据拟南芥和普通烟中具有抗病和抗胁迫功能的IIa亚类WRKY40转录因子的序列,利用基因同源克隆法,获得本氏烟中NbWRKY40基因。序列分析表明在本氏烟中有5个属于IIa亚类的基因,其序列之间具有高度相似性。qRT-PCR检测发现NbWRKY40基因是受寄生疫霉侵染诱导上调表达的基因,通过VIGS技术研究该类基因在本氏烟中的抗病相关功能,用半活体营养型寄生疫霉进行抗病性试验,结果表明NbWRKY40基因的沉默降低了本氏烟对寄生疫霉的抗性,且在侵染点的细胞坏死程度增强,过氧化氢积累和胼胝质沉积都明显减少。NbWRKY40基因沉默同样降低了本氏烟对死体营养型灰霉菌的抗性。检测NbWRKY40基因沉默后4个不同抗病信号通路下游基因的表达,发现基因沉默导致参与抗病和SA途径的PR1b、PR2b基因受疫霉侵染诱导表达的水平明显下降。综上,推测NbWRKY40基因可能依靠SA介导的信号通路参与调控本氏烟抗病性。     

大豆疫霉细胞凋亡相关基因的鉴定与表达分析

为探讨大豆疫霉Phytophthora sojae细胞凋亡潜在的调控机制,根据已知的细胞凋亡蛋白,利用在线工具BLASTP、pFAM和SMART在大豆疫霉蛋白组数据库中鉴定细胞凋亡同源蛋白并构建其进化树,通过转录组数据和实时荧光定量PCR技术分析细胞凋亡相关基因在大豆疫霉生长、发育及侵染不同时期的表达情况。结果显示:在大豆疫霉中共鉴定到13个细胞凋亡同源蛋白,包括核酸内切酶G(PsNUC1)、细胞色素c(PsCYCS)、凋亡诱导因子(PsAIF)、丝氨酸蛋白酶(PsHtrA-1、PsHtrA-2和PsHtrA-3)、多聚ADP核糖聚合酶(PsPARP-1、PsPARP-2和PsPARP-3)和TatD核酸酶(PsTatD1、PsTatD2、PsTatD3和PsTatD4)。在进化上,PsNUC1、PsCYCS、PsAIF、PsHtrA-1、PsPARP-1、PsPARP-2、PsPARP-3、PsTatD1和PsTatD2与人及秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans的同源蛋白亲缘关系较近,而与真菌相关蛋白亲缘关系较远,PsHtrA-2、PsHtrA-3、PsTatD3和PsTatD4与酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae相关蛋白相似度更高,说明大豆疫霉细胞凋亡蛋白在进化中发生了较大变异。大豆疫霉细胞凋亡相关基因PsHtrA-1和PsRARP-1在孢子囊阶段诱导表达,PsHtrA-2和PsRARP-2在游动孢子阶段上调表达,PsAIF、PsHtrA-3、PsRARP-1和PsRARP-2在侵染阶段明显诱导表达,PsCYCS在侵染阶段下调表达。细胞凋亡相关基因在大豆疫霉不同阶段的表达模式有较大差异,说明细胞凋亡在大豆疫霉生长、发育及致病过程中具有重要作用。     

大豆疫霉RNA结合蛋白PsM90的基因功能研究

 真核生物的基因表达能够在转录与转录后等水平受到调控,以适应不同时空环境中的生长与发育等生物学过程,其中PUF家族RNA结合蛋白是一类具有保守PUM-HD(Pumilio homology domain)功能域的转录后调节因子,通过与靶标mRNA特异性结合控制其稳定性及翻译。本研究利用CRISPR/CAS9介导的疫霉菌基因组编辑技术,对大豆疫霉的PUF家族基因PsM90进行敲除和功能研究。结果表明,PsM90敲除突变体的卵孢子产量减少至野生型的32%,卵孢子壁明显变薄,卵孢子中的细胞器未能正常分化;游动孢子对大豆黄化苗下胚轴的致病力有所下降。此外,PsM90的敲除不影响营养菌丝生长、孢子囊发育、游动孢子释放和休止孢萌发等生物学性状。上述结果揭示了PsM90是大豆疫霉有性发育等过程的重要相关基因,为深入揭示卵菌中卵孢子发育这一独特生物学过程的分子调控机制奠定了基础。     

TMV侵染烟草诱导寄主产生细胞自噬

 细胞自噬(autophagy)—自体吞噬,是真核生物中一种高度保守并普遍存在的物质循环利用过程。为明确烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)侵染烟草是否引起细胞自噬,本研究利用TMV-U1和普通烟(Nicotiana tabacum cv. Blight yellow)为主要研究材料,利用透射电子显微镜观察、单丹磺酰尸胺(MDC)荧光染色技术、自噬标记分子ATG8f-ECFP荧光观察和荧光定量RT-PCR(qRT-PCR)分别检测TMV侵染烟草后的烟草细胞内自噬结构的形成、酸性细胞器的存在和细胞自噬相关基因(Autophagy related gene,ATG)ATG3、ATG4、ATG5、ATG6、ATG7、ATG8a、ATG18a的表达特征。结果表明,TMV侵染72 h后,在液泡边际和液泡内发现大量疑似自噬体结构。利用MDC荧光染色和ATG8f-ECFP瞬时表达技术,通过激光共聚焦显微镜观察,在TMV侵染72 h后发现点状荧光信号。TMV侵染48 h后,除ATG5外,烟草ATG3、ATG4、ATG6、ATG7、ATG8a、ATG18a表达均上调并在72 h达到顶峰。表明TMV侵染后感病烟草均可检测到细胞自噬现象,推测TMV侵染普通烟可诱导寄主产生细胞自噬反应。     

“霜霉威(Propamocarb)”“甲霜灵(Metalaxyl)”对我国辣椒疫霉菌作用方式比较及交互抗性的研究

 通过霜霉威(Propamocarb商品名普力克)、甲霜灵(Metalaxyl商品名瑞毒霉)对辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)6个菌株作用方式的体外测定结果表明,霜霉威浓度在2000ppm时对P. capsici孢子囊和卵孢子的形成,游动孢子的释放、游动及休止孢萌发、菌丝体的生长没有明显的抑制作用。而甲霜灵对P. capsici的各种孢子的产生及菌丝体的生长有较强的抑制作用,对菌丝体生长抑制的Ec₅₀和Ec₉₅分别为0.5596ppm和2.1511ppm;对孢子囊形成抑制的Ec₅₀和Ec₉₅分别为0.1520ppm和15.0032ppm。0.1ppm的甲霜灵可显著抑制卵孢子的生成。但500ppm的甲霜灵对于游动孢子的释放和休止孢萌发没有明显的抑制作用。对霜霉威和甲霜灵的体内活性试验结果表明,800ppm的霜霉威对辣椒疫霉菌的内吸保护防效达94%,1.0ppm的甲霜灵对该病的防效达100%。室内初步试验结果表明,甲霜灵与霜霉威对P. capsici没有交互抗性。     

稻曲病菌Six1类效应蛋白UvSix1-1的功能研究

 稻曲病菌在侵染过程中会分泌大量的效应蛋白来帮助其侵染。本研究鉴定到一个稻曲病菌效应蛋白UvSix1-1,同源序列比对及系统发育分析发现其具有Six1蛋白保守的氨基酸位点,并与多个病原菌中的Six1蛋白具有同源性。进一步研究发现UvSix1-1可以抑制Bax、XEG1和INF1引起的烟草叶片细胞坏死,并且其预测的信号肽区域具有分泌功能,在烟草上瞬时表达UvSix1-1可以促进辣椒疫霉的定殖。对不同稻曲菌株中的序列进行分析,没有发现序列多态性,说明该基因非常保守。以上研究结果表明,UvSix1-1在病原菌侵染过程中发挥作用,研究结果为稻曲病菌效应蛋白的研究提供参考。     

禾谷镰刀菌脂质转运蛋白Vps13的功能分析

 Vps13蛋白家族是真核生物中高度保守的一类脂质转运蛋白,其在丝状真菌中的功能尚不清楚。小麦赤霉病主要由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起,是小麦最重要病害之一。禾谷镰刀菌含有酿酒酵母VPS13的一个同源基因FgVPS13。通过同源重组的方法获得禾谷镰刀菌FgVPS13敲除突变体。研究表明,FgVPS13敲除突变体出现生长、产孢和有性生殖的缺陷。FgVPS13敲除突变体在小麦胚芽鞘和麦穗上的致病力下降,产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol, DON)毒素含量也明显降低。而且,FgVPS13抑制线粒体自噬。总之,FgVPS13参与调控禾谷镰刀菌菌丝生长、无性和有性生殖、致病力和线粒体自噬。     

荔枝霜疫病的研究Ⅰ.病原菌的鉴定及其侵染过程

 荔枝霜疫病病原菌在11~30%均可形成游动孢子囊,在22~25℃时,孢子囊产量最高,孢子囊在8~22℃间均能萌发形成游动孢子,但在26~30℃时萌发则形成芽管。在8~16℃间的萌发率最高。游动孢子的形成在14℃下只需20分钟,10℃下只需30分钟,游动孢子从形成至释放在14℃及10℃下所需时间分别为10分钟及20分钟。荔枝霜疫霉在侵染过程的各个时期中,都要求高湿度,否则不能危害,在高湿条件下,此菌在11~30℃均可侵入荔枝果,在18℃下只需5分钟便可侵入。最适扩展温度为25℃,在25℃下,潜育期不到1天,在18℃下为2~3天,在11℃下可延长到7天,在30℃潜育期虽短,但产生的孢子囊数量很少,出现期只有1天。危害荔枝果的接种体主要是游动孢子,荔枝结果期间的5月,多连雨天,病原菌的再侵染频繁,可能是荔枝霜疫病在广州地区经常流行的主要原因。     

假禾谷镰孢菌细胞自噬相关基因的鉴定与表达分析

细胞自噬是真核生物中一类包含多种进化保守的Atgs蛋白参与的蛋白质降解途径,该途径也参与多种植物病原真菌的产孢、孢子萌发和致病性过程。本研究利用模式物种已知的Atgs,通过生物信息学分析在假禾谷镰孢菌中鉴定到29个Atgs,分属29种不同蛋白类型。细胞自噬核心调控机制相关蛋白Atg1、Atg6、Atg8和Atg9的氨基酸序列系统进化分析结果显示,Atgs在丝状真菌间非常保守,符合物种进化的特点。通过假禾谷镰孢菌跟亲和与非亲和寄主转录组数据分析发现,与菌丝阶段相比26个Fp Atgs在侵染阶段的表达发生改变,其中Fp Atg1、2、3、4、5、7、8、9、13、22、23、28和Fp Vps34在侵染初期和中后期均诱导表达;Fp Atg6、14、17、20、24、29和Fp Vps15在侵染初期和中后期表达量均降低;Fp Atg10、11除在非亲和互作中后期表达量略有上调,其余阶段均显著下调表达;Fp Atg15、16在亲和互作初期诱导表达,其余阶段均下调表达;Fp Atg26、27在亲和互作初期下调表达,中后期诱导表达,而在非亲和互作初期表达量升高,到中后期下调表达。推测细胞自噬参与调控假禾谷镰孢菌的侵染过程。     

胡瓜新小绥螨对荔枝叶螨的控制潜力

荔枝叶螨Oligonychus litchii Lo et Ho是一种重要的农业害螨，寄主范围广，在荔枝产区为害严重。为明确胡瓜新小绥螨Neoseiulus cucumeris Oudemans对荔枝叶螨的潜在控制能力，采用功能反应和数值反应，分析了胡瓜新小绥螨在不同温度下对荔枝叶螨卵和若螨的捕食效应以及胡瓜新小绥螨对荔枝叶螨种群密度效应的影响。结果表明：胡瓜新小绥螨对荔枝叶螨卵和若螨均有较强的嗜食性，但对雌成螨几乎不取食。在20.5～32.5℃时，胡瓜新小绥螨对荔枝叶螨若螨和卵的捕食功能反应均拟合Holling Ⅱ型方程，20～29℃时，胡瓜新小绥螨对荔枝叶螨卵和若螨的处理时间、瞬间攻击系数随着温度的升高而降低，对卵和若螨的最大日捕食量则随着温度升高而增大。在28～29℃时，胡瓜新小绥螨对荔枝叶螨若螨和卵捕食能力最强、捕食量最大，处理时间最短，但当温度达到32℃以上时捕食量开始减小。另外，胡瓜新小绥螨对荔枝叶螨种群的控制能力，随着益害比的增加，荔枝叶螨种群数量明显下降，当益害比为5：10时荔枝叶螨种群数量在第9 d下降了40.78%。综合分析表明，胡瓜新小绥螨对荔枝叶螨卵和若螨具有一定的捕食作用，捕食的最适温度为28～32℃，在荔枝叶螨种群密度较低时释放胡瓜新小绥螨可起到一定的控害效果。     

2011—2014年河南省小麦白粉菌群体毒性结构分析

<正>小麦白粉病是小麦生产上的重要病害,在我国各主要麦区均有发生。上世纪70年代后期以来,随着小麦矮秆品种的推广、水肥条件的改善和小麦白粉病单一抗源的利用,再加上小麦白粉菌生理小种高度变异等因素的影响,导致小麦白粉病的发病面积和危害程度维持在一个较高的水平。国际上普遍采用的是基于小麦     

稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8的特性分析

 有性生殖在真菌的生活史和进化过程中具有重要作用,而交配型基因是控制有性生殖的关键因子。前期研究发现稻曲病菌(Villosiclava virens)MAT1-2型菌株中包含MAT1-2-1和MAT1-2-8两个交配型基因,但是它们如何调控稻曲病菌有性生殖依然不清楚。本文研究了它们在不同侵染和生长发育时期的表达模式和编码的蛋白结构特性。研究表明MAT1-2-1在侵染不同阶段一直下调表达;而MAT1-2-8在侵染早期(5 dpi)上调表达,在侵染后期下调表达。与营养菌丝阶段比较,MAT1-2-1和MAT1-2-8在有性发育过程菌核形成、菌核萌发、子座原基形成和子座成熟4个阶段的表达量都是下降的,在菌核形成阶段表达量最低。生物信息学分析显示MAT1-2-1和MAT1-2-8具有磷酸化位点,为非分泌蛋白,无明显的跨膜结构域。蛋白同源比对分析表明MAT1-2-1与香柱菌(Epichloë typhina)的MAT1-2-1同源性最高,而MAT1-2-8与绿僵菌(Metarhizium)的MBR_08192蛋白同源性最高。进一步研究发现MAT1-2-1和MAT1-2-8能够互作,并分别主要定位在细胞核和细胞基质中。通过质谱技术鉴定到MAT1-2-1的一些候选互作蛋白,如假定Ran交换因子Prp20/Pim1(KDB12229.1)、假定rRNA处理蛋白Ebp2(KDB12923.1)及组蛋白H1(KDB12711.1)等。因此,以上结果为研究稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8调控有性生殖的生物学功能奠定了基础。     

一些植物提取物的抗菌活性筛选

 Methanol-extracts from nine plant species were screened for their bioactivity against Peronophythora litchii, Xanthomonas oryzae pv. oryzae and Ralstonia solanacearum. The plant extracts were applied on detached litchi young leaves before inoculation with sporangial suspension of P. litchii. The results showed that methanol extracts (at conc. of 100mg dry methanol extract weight per mL) of Hamamelis mollis and Derris scabricanlis possessed the highest antifungal activity against litchi downy blight with the inhibitory effectiveness of 88.89%, followed by Phryma leptostachya (77.78%), Clematis armcmdii (66.67%), and Daphniphyllum macropodum (61.11%). At the dose of lmg dry methanol extract weight, none of the tested plant methanol extracts showed inhibitory activities against X. oryzae pv. oryzae, whereas, H. mollis had the strongest antibacterial activity against R. solanacearum with the inhibitory zone diameter of 21 mm, followed by Aristolochia mollissima, D. macropodum, Pachyrhizus erosus, Vicia unijuga, and C. armcmdii with the inhibitory zone diameter between 9 to 11 mm.