新疆棉花黄萎病的发生现状及其病原菌的分子鉴定与ISSR分析

为掌握新疆主要植棉区棉花黄萎病的发生现状及其病原菌大丽轮枝菌Verticillium dahliae的落叶型菌系分布以及遗传变异情况,于2015年对26个新疆主要植棉区棉花黄萎病的发生情况进行了随机调查,统计新疆大丽轮枝菌的培养性状,利用大丽轮枝菌落叶型特异引物D1/D2、INTD2F/INTD2R与非落叶型特异性引物ND1/ND2、INTNDF/INTNDR对新疆大丽轮枝菌菌系进行互补鉴定,并对部分菌系的遗传变异进行简单序列重复区间(inter simple sequence repeat,ISSR)分析。结果表明:2015年新疆棉花黄萎病发病田比例为54.0%,其中病情指数在10.0以上的发病田与2013年持平,而病情指数在20.0以上的严重发病田比例为10.8%,比2013年增加3.8个百分点;新疆大丽轮枝菌的培养性状以菌核型为主,比例为70.1%,菌丝型与中间型比例分别为13.4%和16.5%;新疆大丽轮枝菌落叶型菌系比例为53.2%,26株菌株的来源地全部检出落叶型菌系;聚类分析结果显示,当遗传相似系数为0.66时,新疆大丽轮枝菌落叶型与非落叶型菌系聚为2个谱系,菌系地理来源、培养性状与大丽轮枝菌的遗传分化无明显相关性。     

一个编码富含丝氨酸蛋白的基因影响大丽轮枝菌的微菌核形成、产孢及致病力

 大丽轮枝菌是一种可在广泛的寄主范围内引发黄萎病的土传植物病原真菌,主要以微菌核的形式在土壤中存活多年,因此鉴定与微菌核形成及致病力相关的基因对防治该病害至关重要。本课题组从前期构建的棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体库中筛选到一个微菌核明显减少的突变体,致病力测定结果表明,该突变体致病力明显下降。以棉花黄萎病菌野生型菌株V592的基因组DNA为模板,从棉花黄萎病菌中克隆到被T-DNA插入突变的基因(VdSRP1)编码区全长为415 bp,包含一个外显子,编码一个富含丝氨酸蛋白,与任何已知的注释基因没有显著的序列相似性。为了明确VdSRP1基因在大丽轮枝菌中的功能,利用同源重组的原理及农杆菌介导的遗传转化方法获得了VdSRP1基因的2个敲除体菌株,与棉花黄萎病菌野生型菌株V592相比,VdSRP1基因敲除突变体的微菌核形成明显减少,产孢量及孢子萌发率下降,对棉花的毒力也显著下降。对野生型菌株V592及VdSRP1敲除突变体的转录分析表明,VdSRP1调控一系列与微菌核形成、孢子形成及致病力相关基因的表达。这些结果表明,VdSRP1基因影响大丽轮枝菌的致病力、微菌核形成、产孢及孢子萌发。     

一个编码富含丝氨酸蛋白的基因影响大丽轮枝菌的微菌核形成、产孢及致病力

 大丽轮枝菌是一种可在广泛的寄主范围内引发黄萎病的土传植物病原真菌,主要以微菌核的形式在土壤中存活多年,因此鉴定与微菌核形成及致病力相关的基因对防治该病害至关重要。本课题组从前期构建的棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体库中筛选到一个微菌核明显减少的突变体,致病力测定结果表明,该突变体致病力明显下降。以棉花黄萎病菌野生型菌株V592的基因组DNA为模板,从棉花黄萎病菌中克隆到被T-DNA插入突变的基因(VdSRP1)编码区全长为415 bp,包含一个外显子,编码一个富含丝氨酸蛋白,与任何已知的注释基因没有显著的序列相似性。为了明确VdSRP1基因在大丽轮枝菌中的功能,利用同源重组的原理及农杆菌介导的遗传转化方法获得了VdSRP1基因的2个敲除体菌株,与棉花黄萎病菌野生型菌株V592相比,VdSRP1基因敲除突变体的微菌核形成明显减少,产孢量及孢子萌发率下降,对棉花的毒力也显著下降。对野生型菌株V592及VdSRP1敲除突变体的转录分析表明,VdSRP1调控一系列与微菌核形成、孢子形成及致病力相关基因的表达。这些结果表明,VdSRP1基因影响大丽轮枝菌的致病力、微菌核形成、产孢及孢子萌发。     

棉花黄萎病病原菌大丽轮枝菌的快速分子检测

大丽轮枝菌Verticillium dahliae是引起棉花黄萎病的土传病害病原真菌。快速及时地检测出大丽轮枝菌,对棉花黄萎病的早期预警及后期防治具有重要意义。采用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)检测技术对已报道大丽轮枝菌的检测引物进行验证、筛选和改进,获得1对改进的特异性PCR引物VDS-F/VDS-R。在优化的反应体系与扩增条件下,能特异性地从大丽轮枝菌基因组扩增出l条约520 bp的产物条带,检测灵敏度达到10~(-2)ng/μL;利用该引物可特异性地从含有大丽轮枝菌的土壤及棉花植株组织中检测出病原菌;采用巢氏PCR法对人工病土的检测灵敏度达到了10个孢子/g土。表明本引物的PCR检测体系可用于棉花黄萎病的早期快速检测。     

大丽轮枝菌核糖体基因ITS区段的特异扩增

 根据棉花黄萎病菌(Verticillium dahliae)核糖体基因ITS区段的碱基编码序列,设计合成了1对为26 bp的PCR特异扩增引物(引物1:5'CATCAGTCTCTCTGTTTATACCAACG,和引物2:3'CGATGCGAGCTGTAACTACTACGCAA),进行了大丽轮枝病菌PCR特异扩增试验。试验结果表明:本试验设计合成的这对引物,能对大丽轮枝菌全基因组DNA和人工接种棉花黄萎病病株组织特异地扩增到大丽轮枝菌核糖体基因ITS区段的324 bp分子片段,该对引物可用于棉花黄萎病的分子鉴定和分子监测。本试验结果对棉花黄萎病的早期诊断和病原菌的检测和监测有潜在的应用价值。     

江苏省大丽轮枝菌的培养、遗传及致病特性分析

由大丽轮枝菌引起的黄萎病是我国棉花和茄子的主要病害之一,对棉花和茄子的生产造成巨大损失。为了研究大丽轮枝菌的群体遗传变异以及对棉花和茄子的交互致病性,本文对分离自江苏省的63个棉花黄萎菌和10个茄子黄萎菌进行了培养、遗传和致病特性分析。根据菌株在PDA培养基上生长时形成微菌核的多少来划分培养类型,结果菌核型占83.6%,成为主要的培养类型。用PCR技术检测菌株的致病类型、交配型以及是否具有无毒基因Ave1,结果落叶型菌株占86.3%,为优势种群,但是10株茄子黄萎菌100%都是非落叶型菌株;供试的所有江苏菌株交配型都是MAT1-2型,并且都没有无毒基因Ave1。选择江苏省的6个棉花黄萎菌和4个茄子黄萎菌在室内苗期接种棉花和茄子,进行交互致病性测定,结果这10个菌株都可以侵染棉花和茄子,而且来源于不同寄主作物的菌系之间致病力分化明显,表现在不同菌株对同一寄主的致病力不同,同一菌株对不同寄主的致病力也不同。研究结果为深入研究大丽轮枝菌群体遗传结构和制定黄萎病防治措施提供了理论支持。     

新疆棉花黄萎病菌营养体亲和群的研究

 由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)引起的棉花黄萎病是一种世界性分布的毁灭性病害。依据其对不同寄主品种致病力的强弱,可被划分为强致病力的落叶型、中度致病力非落叶型(或混合型)和弱致病力非落叶型3种致病类群。而依据不能利用硝酸盐的营养突变体(nit mutants)间亲和性,又可将其划分为多个不同的营养体亲和群(VCGs),其中我国的棉花黄萎病菌可归为2个VCGs,分别对应于落叶型和非落叶型(包括中度致病力和弱致病力)类群,即VCGs群与生物学测定得致病力类群间存在着相关性,测定VCGs可作为鉴定强致病力落叶型棉花黄萎病菌的一种稳定可靠的辅助手段。     

新疆棉花黄萎病菌的培养特性及致病力分化

 新疆是我国最主要的棉花生产基地,产量占全国的85%左右。由大丽轮枝菌引起的黄萎病严重阻碍了新疆棉花产业的可持续发展。因此,本研究针对新疆棉区采集分离的140个菌株进行研究,结果发现不同地域菌株的生长速度和产孢量差异显著,新疆棉区以菌核型、落叶型菌株为主;与此同时,建立了一种苗期棉花黄萎病抗性快速鉴定新方法——育苗块定量接种法,并在中植棉2号和新陆早36号上测定了部分菌株的致病力,结果发现新疆棉区以强致病力、中等致病力类型的菌株占主导。此外,落叶型菌株的生长速度、产孢量及致病力均极显著高于非落叶型菌株。结果表明,新疆棉田大丽轮枝菌的组成与分化具有很强的地域性,这对品种的合理布局、抗病性筛选等具有重要意义。     

中国七省(自治区)马铃薯黄萎病病情及优势病原菌致病力分析

 2013-2016年,对我国内蒙古、河北、甘肃、黑龙江、山西、宁夏和云南7省(自治区)53县市245块马铃薯种植田黄萎病的发生、病样采集和病原分离开展了研究工作,通过分子生物学方法鉴定了病原菌分类地位,并通过温室试验研究了主要病原菌大丽轮枝菌的致病力分化情况。结果表明:(1)我国北方6省(自治区)内蒙古、河北、甘肃、黑龙江、山西和宁夏属于马铃薯黄萎病病区,云南省属于无病区;(2)引起我国马铃薯黄萎病的病原菌为大丽轮枝菌和黑白轮枝菌两种,占比分别为75.5%和24.5%,大丽轮枝菌为相对优势病原菌种类;(3)根据病原菌种类可将我国北方6省(自治区)病田划分为大丽轮枝菌病田、黑白轮枝菌病田及两菌混生病田。其中甘肃为大丽轮枝菌病田,宁夏为混生病田,山西为大丽轮枝菌病田和混生病田,内蒙古、河北和黑龙江3种病田均存在。两菌混生病田中各类病原菌属于单独侵染致病。(4)聚类分析表明来自甘肃、河北和内蒙古3省(自治区)马铃薯的82个大丽轮枝菌菌株在马铃薯上的致病力至少可以分为3个聚类组,相应菌株的病害发展曲线下面积(AUDPC)均值聚类组间存在显著差异,相应可分为强、中、弱3个致病力类型,并确定了相应95%置信区间,其中强致病力菌株在3省(自治区)供试病原菌中所占比例分别为3.33%、21.74%和10.34%。     

向日葵黄萎病病原菌轮枝菌的多重DPO-PCR检测方法

为建立可同时快速检测引起向日葵黄萎病害的2种检疫性病原菌大丽轮枝菌Verticillium dahliae Kleb.和黑白轮枝菌V.albo-atrum Reinke et Berthold的方法,根据2种病原菌的β-tubulin基因分别设计特异性DPO引物,建立多重DPO-PCR检测方法,并对其特异性和灵敏度进行评价。结果表明,所设计的DPO引物特异性强,仅大丽轮枝菌和黑白轮枝菌可分别扩增出225 bp与151 bp的特异性条带,其它向日葵病害的7种病原菌及阴性对照均无目的条带;反应体系中引物终浓度为0.2μmol/L、退火温度为60℃时,30个扩增循环的检测灵敏度均可达0.05 ng菌丝DNA量;在45~65℃退火温度范围内均可高效扩增靶基因片段,表明该方法退火温度范围宽。所建立的检测方法能够准确、高效地检测引起向日葵黄萎病的大丽轮枝菌和黑白轮枝菌,可用于向日葵种子带菌筛查及田间病害诊断检测。     

土壤中棉花黄萎病菌快速检测技术研究

 Verticillium wilt,caused by Verticillium dahliae,is the most important disease of cotton.In this work,the previously developed defoliating(D) and nondefoliating(ND) V.dahliae-specific primers were adopted for detection of pathotypes of V.dahliae in soil by using nested PCR.The results showed that the detection assay was efficient when used in infested soil and was an useful technique for rapid and accurate assessment of soil contamination by V.dahliae.     

环介导等温扩增技术检测大丽轮枝菌

 本研究基于环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification,LAMP),通过比对分析大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)与其相近种不同靶标序列间的差异,选取Gpd(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,甘油醛-3-磷酸脱氢酶)基因作为靶标基因,设计并筛选了四条特异性强、灵敏度高的LAMP引物和两条环引物,建立了一种基于颜色判定的简单、快速和灵敏的大丽轮枝菌的检测方法,并进行了特异性、灵敏度实验及田间发病组织的检测。该方法在62 ℃等温条件下进行核酸扩增反应70 min,扩增前加入染料HNB(羟基萘酚蓝),反应后根据染料颜色变化判定扩增结果。特异性试验中,仅含有大丽轮枝菌菌株DNA的反应管扩增后呈天蓝色的阳性反应,而其他供试菌株均呈紫色的阴性反应。该方法的最低检测限为100 pg·μL^-1,在土壤中检测的灵敏度为10个孢子/0.25g土壤。该技术能够检测出棉花发病组织中的目标菌,对采自江苏和山东的24份疑似病害样本进行检测,11份为阳性。该方法的建立为大丽轮枝菌的检测及其所致病害的诊断提供了新的技术。     

4株拮抗细菌对棉花黄萎病的防治效果及机制

棉花黄萎病严重制约新疆棉花持续高产和稳产,拮抗细菌在棉花黄萎病生物防治中潜力巨大。本研究旨在明确4株拮抗细菌对棉花黄萎病的防治效果及其机制,为棉花黄萎病的生物防治提供理论依据。本文采用共培养法,研究4株拮抗细菌对黄萎病菌分生孢子浓度、菌丝和孢子形态、膜透性和产毒素能力的影响,采用滤液接种法进行盆栽试验验证其对棉花黄萎病的防治效果,采用愈创木酚法和氮蓝四唑光化还原法测定棉株体内防御酶系的活性。结果表明,4株拮抗细菌能够减少黄萎病菌分生孢子浓度,破坏其细胞形态,导致其细胞膜破裂,降低其毒蛋白浓度。接种4株拮抗细菌,能够诱导棉株体内POD酶和SOD酶等防御酶系的积累,提高了棉花的抗病能力,由菌株SHZ-24、SHT-15、SMT-24和BHZ-29处理的棉花,其对棉花黄萎病的最高防治效果分别为73.82%、80.48%、84.91%和84.18%。4株拮抗细菌通过抑制黄萎病菌的生长和诱导植物产生防御反应来提高对棉花黄萎病的抗性,其对棉花黄萎病具有良好的防治效果。     

内生球毛壳属真菌CEF-082对棉花黄萎病的控制作用

 内生真菌在生物防治上具有很大的应用潜力,本研究旨在明确棉花内生真菌球毛壳菌(Chaetomium globosum)CEF-082对黄萎病菌(Verticillium dahliae)的拮抗作用及对黄萎病(Verticillium wilt)的防治效果。采用圆盘滤膜法、凹玻片法等测定CEF-082对棉花黄萎病菌的抑制效果;温室采用滤液接种法和基质接种法测定其对棉花黄萎病的防治效果;并采用实时定量PCR检测棉株内防御基因的表达及黄萎病菌的含量。结果表明,CEF-082的非挥发性代谢物对棉花黄萎病菌菌落生长的抑制率为100%,对分生孢子产量的抑制率为70.5%,试验浓度范围内对分生孢子萌发没有明显抑制作用;棉苗预接种CEF-082培养滤液或将CEF-082的玉米沙粒培养物接入基质中再种植棉花,对黄萎病的防治效果分别为62.37%和66.88%;这两种处理对棉花的生长发育没有副作用,且后者对出苗有促进作用;荧光定量PCR结果表明,CEF-082代谢产物显著提高了棉花防御基因苯丙氨酸解氨酶基因(pal)、过氧化物酶基因(pod)和多酚氧化酶基因(ppo)以及β-1,3-glucanase基因的表达量,抑制了黄萎病菌在棉株体内的繁殖。棉花内生真菌CEF-082可以有效地防治棉花黄萎病,其作用机理主要有抗生作用和诱导抗性,在棉花黄萎病防治上具有较好的应用前景。     

生姜腐皮镰刀菌的分离鉴定及PCR快速检测方法构建

 由腐皮镰刀菌(Fusarium solani)引起的生姜枯萎病是一种毁灭性真菌土传病害,其病原菌的快速高效检测,有助于枯萎病的早期诊断及预警。通过回接试验、形态学观测以及系统进化树分析,对湖北生姜产区分离的菌株进行鉴定,获得生姜腐皮镰刀菌(F. solani)。基于镰刀菌属通用引物TEF-1αF/TEF-1αR基因序列,以腐皮镰刀菌基因组DNA为模板进行扩增测序,根据序列信息设计筛选出一对腐皮镰刀菌特异性引物,构建了基于普通PCR的快速高效分子检测方法,并对接种过病菌的生姜植株和土壤进行检测验证。通过病原菌的菌落形态、孢子显微结构观察、真菌通用引物ITS1/ITS4鉴定和致病性测定,确定引起生姜枯萎病的病原菌为腐皮镰刀菌(F. solani)。用设计的特异性引物F8/R8进行PCR,特异扩增获得约381 bp的目标条带,检测灵敏度为454 pg·μL^-1,利用该引物对带菌生姜幼苗和土壤进行检测验证,证实可从发病生姜幼苗和带菌土壤中特异性检测到腐皮镰刀菌(F. solani)。本研究明确了引起湖北生姜枯萎病的病原菌为腐皮镰刀菌(F. solani),并建立了PCR快速检测方法。该检测方法简便、灵敏、高效,可用于生姜枯萎病的早期诊断与预防。     

陆地棉对黄萎病抗性的分子标记研究

 利用陆地棉标准系TM-1和常抗棉2个陆地棉品种杂交并自交,获得109个F₂单株及F_2:3家系为作图群体,以SSR、RAPD和SRAP 3种分子标记进行抗黄萎病性状的分子标记筛选。结果从1611对(条)引物中仅筛选到70对(条)多态性引物,获得75个多态性位点并进行标记间的连锁性分析。75个标记构建了一个包括15个连锁群,全长535 cM的陆地棉品种间分子标记遗传连锁图,标记间平均距离为11.15 cM,有27个标记不能进入任何连锁群。连锁群的标记数最少2个,最多6个;长度从1.0 cM到92.7 cM不等。对其F_2:3家系的成株期抗黄萎病性状即平均病情指数的分布进行分析,显示其呈正态分布,进一步说明陆地棉对黄萎病的抗性为数量遗传;单标记分析及复合区间作图,检测出与抗黄萎病性相关的3个QTL,分别位于第3、5、6连锁群上,贡献率分别为14.15%、3.45%和18.78%。另外,对该群体生长过程中黄萎病不同发病高峰期的病情也进行了分析。