转录因子FoSwi6调控香蕉枯萎病菌的生理特性和致病性

 香蕉枯萎病菌 (Fusarium oxysporum f. sp. cubense) 是威胁香蕉生产的重要土传病原真菌。为了解析该病原菌的致病机理和探索新的防治途径,本研究利用同源重组的方法获得了转录因子FoSwi6的敲除突变体菌株,与野生种菌株相比,敲除突变体菌株 ΔFoSwi6表现为生长缓慢、气生菌丝显著减少且部分菌丝膨大畸形、产孢量降低、对H₂O₂过敏感、镰刀菌酸合成相关基因FoFUB4的表达量下调及致病性减弱。由此表明, FoSwi6 参与调控香蕉枯萎病菌的生理特性和致病性。     

一种评价甘蓝枯萎病菌转化子致病力的方法

为建立甘蓝枯萎病菌(Fusarium oxysporumf.sp.conglutinans)转化子致病力评价方法,从接种方法、甘蓝品种、苗龄、病原菌接种体浓度等几方面探索,建立了一种评价甘蓝枯萎病菌转化子致病力差异的体系。结果表明:蘸根法和伤根法均适于甘蓝枯萎病菌转化子致病力的评价,其中伤根法更优;其他适合甘蓝枯萎病菌转化子致病力评价的因素有:甘蓝品种为‘中甘21’,苗龄为三叶期,甘蓝枯萎病菌孢子悬浮液浓度为孢子含量1×106个/mL。该致病力评价方法的建立为甘蓝枯萎病菌转化子致病力衰弱或增强突变体的筛选提供了方法支持,也为下一步尖孢镰刀菌致病机理的解析奠定了基础。     

3种测定香蕉枯萎病病菌致病力方法的比较

由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum fsp.cubense)引起的香蕉枯萎病严重阻碍着香蕉产业的可持续发展。为探索建立一种快捷的测定致病力的方法,以来自广东、海南的9株分离株的致病力测定为基础,8株香蕉枯萎病4号小种为研究对象,1株1号小种为对照,比较了水培苗直接浇菌法、盆栽苗伤根淋菌法、椰糠杯苗伤根浇菌法3种方法。研究发现各菌株在3种测定方法中表现的致病力强弱程度基本一致,其中以盆栽苗伤根淋菌法处理的9株病原菌间的致病力差异最大:水培苗直接浇菌法比其他2种方法操作简便且节省空间,致病周期与其他2种方法相当或更短。筛选出的水培苗直接浇菌法应更适用于分析大批量菌株间的致病力差异性,该方法操作简便,有助于病原菌致病相关基因功能分析和抗病香蕉品种选育等研究。     

香蕉假茎细胞对枯萎病菌不同小种及其粗毒素的病理反应

 以香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense)1号小种和4号小种及其粗毒素分别接种香牙蕉和粉蕉的组培苗及离体假茎后,用组织切片法观察香蕉假茎细胞的病理反应,以探明香蕉枯萎病菌不同小种及其粗毒素的致病作用。结果表明,枯萎病菌不同小种人工接种仅能感染相应的香蕉种类,但不同香蕉种类的离体假茎细胞用不同小种接种及其粗毒素处理,均产生褐变等病理反应,且病变程度不存在小种间的差异。表明枯萎病菌不同小种对香蕉不同种类的致病力差异可能与存在其它致病因子或专化性识别的因子有关。同时证实了病菌不同小种的毒素对蕉类不存在着选择毒性     

香蕉枯萎病菌致病力分化与ISSR遗传多样性分析

香蕉枯萎病是一种破坏香蕉维管束的全株性土传病害。本研究旨在探讨香蕉枯萎病菌致病力分化和遗传多样性。以30株采自我国广西的香蕉枯萎病菌,16株分别来自澳大利亚和我国广东、海南、福建、云南等地的香蕉枯萎病菌为对象,采用伤根灌淋法测定香蕉枯萎病菌的致病力,然后用筛选到的ISSR引物对46个香蕉枯萎病菌菌株和4个对照菌株(3个非致病性尖孢镰刀菌和1个茄腐镰刀菌)进行ISSR遗传多样性分析。结果显示,分离到广西香蕉枯萎病菌1号生理小种(FOC1)8株,致病力强、中、弱类型比例分别为62.5%、12.5%和25%;广西香蕉枯萎病菌4号生理小种(FOC4)22株,致病力强、中、弱类型比例分别为18.18%、63.64%和18.18%。14条ISSR引物扩增出237个条带,多态性条带161个,多态性比例为67.93%,遗传相似系数0.76～0.96。聚类分析显示,以遗传距离0.80为阈值时菌株被分为8个类群,所占比例分别为4%、10%、60%、16%、4%、2%、2%、2%。第三类群全部为香蕉枯萎病菌4号生理小种。第一、二、四和五类群总量的70.59%为香蕉枯萎病菌1号生理小种。第八类群为香蕉枯萎病菌3号生理小种。结果表明,在香蕉枯萎病菌与寄主协同进化中,广西的FOC1和FOC4出现明显致病力分化。1号生理小种的遗传多样性比4号生理小种丰富。广西香蕉枯萎病菌4号生理小种与海南、广东的FOC4遗传相似性较高。香蕉枯萎病菌生理小种类型与遗传多样性相关。致病力变异与遗传多样性无相关性。研究结果对香蕉枯萎病菌种群扩张机制探讨、遗传动态分析以及有效防控措施的制定具有一定的指导意义。     

芝麻枯萎病病原菌致病力室内鉴定方法

 芝麻枯萎病(Sesame Fusarium wilt, SFW)是由尖孢镰刀菌芝麻专化型(Fusarium oxysporum Schl. f. sp. sesami (Zap.), FOS)引起的一种土传真菌病害, 是世界芝麻生产上的主要病害之一。为测定FOS致病力, 本文选用郑芝98N09等4个芝麻品种, 在苗期对15个FOS菌株的致病力强弱进行了室内鉴定和评价。结果表明, 采用1×10⁶个/mL分生孢子悬浮液与无菌蛭石和无菌土壤按V1∶V2∶V6比例混合接菌(即最终接菌浓度为1.4×10⁵孢子/g土壤), 在接菌后第7 d幼苗开始出现枯萎病症状, 调查菌株致病性的最佳时间为接菌后第25 d~28 d;在供试15个FOS菌株中, 对4个品种均表现为强致病力的菌株有8个(DI>50), 均表现为弱致病力的菌株有5个(DI<20);不同芝麻品种对不同菌株的抗性有一定差异。该方法可应用于芝麻枯萎病病原菌致病性测定和芝麻种质抗枯萎病特性评价, 并为后续的机理研究提供了技术支持。     

根癌农杆菌介导的香蕉枯萎病菌4号生理小种的转化

 本文针对香蕉枯萎病菌4号生理小种这一对我国香蕉生产构成了极大威胁的检疫性有害生物,建立了根癌农杆菌介导的该生理小种的转化体系,确定了影响转化效率主要因子的最佳条件分别是:共培养乙酰丁香酮(AS)浓度为200μmol/L、共培养时间为48 h、培养温度为25℃、诱导培养基pH值为5.5。此条件下,转化效率达到21~24个转化子/10⁴香蕉枯萎病菌孢子。PCR和Southern杂交分析表明外源的T-DNA已经成功随机地整合到该病原菌基因组中,且多为单拷贝。应用该转化体系已获得近25 000个转化子,为研究该生理小种致病机制奠定了基础。     

群体感应系统对甜瓜果斑病菌MH21致病力的影响

 以N-乙酰高丝氨酸内酯（N-acyl-homoserine lactone, AHL）为信号分子的群体感应（quorum-sensing, QS）系统是很多病原细菌的重要致病性调控因子。本文自甜瓜果斑病菌——西瓜食酸菌（Acidovorax citrulli）菌株MH21中克隆到AHL信号合成基因luxI_MH21,并构建了其缺失突变体MΔluxI_MH21及转化有AHL信号降解酶编码基因aiiA和aidH的工程菌株MAiiA和MAidH。信号检测结果显示MΔluxI_MH21、MAiiA和MAidH菌株均无AHL信号产生,同时细菌的游动能力及在基本培养基中的生长速率均显著下降,但对细菌生物膜形成和在非寄主植物烟草上诱导过敏性坏死反应的能力没有影响。盆栽条件下,经低浓度（10⁴ CFU/mL）MΔluxI_MH21、MAiiA和MAidH菌株处理的甜瓜种子萌发后幼苗死亡率显著低于野生型MH21和luxI_MH21基因互补菌株MΔluxI_MH21HB的处理;而高浓度细菌（10⁸ CFU/mL）处理种子后,除MAidH菌株处理引起的死苗率明显低于野生型MH21处理,其他菌株与MH21没有显著差异。子叶注射试验也得到相似的结果,以低浓度细菌（10⁴ CFU/mL）注射甜瓜子叶后发现MΔluxI_MH21、 MAiiA和MAidH菌株甜瓜子叶中的繁殖速率及对子叶的致病力与野生型MH21相比均显著下降;而高浓度细菌（10⁸ CFU/mL）处理子叶时,MΔluxI_MH21和MAiiA菌株与野生菌MH21相比致病力无显著差异,仅有MAidH菌株的致病力明显下降。说明QS系统影响菌株MH21在低细菌浓度下对甜瓜幼苗的致病力,这种作用可能与影响细菌生长有关。     

连作条件下土壤中甘蓝枯萎病菌的致病力变化和种群遗传结构分化

 枯萎病菌致病力的变化可能是连作条件下甘蓝枯萎病严重发生的重要原因之一。本研究在建立适度感染的人工病圃的基础上连续种植甘蓝5茬,每茬收获后随机采集土样。利用驹田氏培养基通过稀释平板法对连作土壤中尖孢镰刀菌种群数量的监测结果表明,连作后尖孢镰刀菌的数量由第二茬后的3.047×10⁴ cfu·g^-1土壤增加到第五茬收获后的1.608×10⁵ cfu·g^-1 土壤。对各茬后所分离30株甘蓝枯萎病菌（Fusarium oxysporum f. sp. conglutinans, Foc）的培养性状的观察结果表明,连作后Foc菌株在菌落形态、菌落扩展速率和产孢量等方面均发生明显的变化。用浸根法进行的致病力测定结果表明,随着连茬次数增加,弱致病力菌株占总供试菌株的比例逐渐变小,到第三茬后由第一茬的6.7%下降为0;而强致病力菌株的比例逐渐上升,由第一茬后的6.7%上升到第四茬后的16.7%。利用11条寡聚核苷酸随机引物对受试菌株进行PCR-ISSR扩增,结果显示从第三茬后Foc群体遗传结构出现分化。UPGMA聚类分析结果表明,第三、四和五茬后的Foc菌株都分为A和B两个类群,每个类群又分为Ⅰ和Ⅱ两个亚类群,但同一类群和亚类群中包含不同致病力的菌株,未发现病菌的致病力变化与遗传结构分化之间的相关。     

黄瓜土传病害拮抗细菌的筛选、鉴定及生防特性研究

为了有效防治黄瓜的土传病害,本文从黄瓜根际土壤中分离得到256株细菌,利用平板对峙试验筛选到一株拮抗菌ZM-1。通过形态、生理生化和分子生物学方法对菌株进行鉴定,测定菌株产生的抑菌物质。通过正交实验法与单因素法对菌株进行发酵优化,并通过盆栽试验测定菌株防病能力。结果表明,菌株ZM-1为铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa,该菌对黄瓜枯萎病菌Fusarium oxysporum f. sp. cucumebrium 和黄瓜疫病菌Phytophthora drechsleri的抑制率分别为62.80%和65.58%。该菌株可以产生纤维素酶、铁载体等多种抑菌物质。经过最佳发酵优化,菌株发酵液菌含量可达到1×10¹⁰ cfu/mL以上。最适发酵培养基配方为蔗糖5 g/L、胰蛋白胨10 g/L、K₂HPO₄ 10 g/L,发酵条件温度25 ℃、pH 7.5、时间48 h、接种量2%。盆栽试验表明,菌株ZM-1对黄瓜枯萎病和黄瓜疫病的防效分别为53.97%和51.11%。本研究表明拮抗菌ZM-1在防治黄瓜土传病害方面具有开发应用的潜力。     

甘蓝枯萎病菌寄主范围研究

<正>甘蓝枯萎病于2001年最先在北京延庆发现~([1]),目前已扩散到山西、河北、甘肃及陕西等北方甘蓝生产基地,重病区发病率高达80%以上,对甘蓝生产造成了严重的威胁。国内外对甘蓝枯萎病寄主范围的研究仅限于十字花科作物~([2-4]),对该病原菌是否侵入其他类蔬菜及1、2号生理小种侵染十字花科寄主的差异尚未见报道。本文采用人工接种的方法,综合分析甘蓝枯萎病菌对主要大田蔬菜作物的侵染寄生能力,为制定合理的轮作防病     

基于URP-PCR多态性片段的苦瓜枯萎病菌特异性检测技术的建立

 通过URP(Universal Rice Primers)-PCR分析尖孢镰孢菌苦瓜专化型基因组DNA扩增片段多态性,筛选检测尖孢镰孢菌苦瓜专化型的特异性引物,并建立了基于该引物的PCR检测方法。结果表明,特异性引物为FOMM-SPF/FOMM-SPR, PCR检测体系为25 SymbolmAL,包括2SymboltB Green Taq Master Mix 12.5 SymbolmAL,10 mmol·L^-1 的上下游引物各1 SymbolmAL,模板DNA 1 SymbolmAL,灭菌去离子水补足至25 SymbolmAL;PCR程序为95℃预变性3 min,94℃变性15 s,57℃退火30 s,72℃延伸20 s,共30个循环,循环结束后72℃延伸5 min;特异性扩增片段大小294 bp,检测灵敏度为2 ng·μL^-1 DNA或50个孢子·500 mg^-1土壤。该引物及其检测方法对尖孢镰孢菌苦瓜专化型的检测特异性好、灵敏度高,可以从土壤和植物样品中快速准确地检测出苦瓜枯萎病菌,无需病原菌的分离培养和致病性检测,对苦瓜枯萎病的早期诊断和预警及有效防控具有重要的指导意义。     

尖孢镰刀菌番茄专化型中SNARE蛋白FolSso1的功能分析

 SNARE(Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)蛋白保守存在于丝状真菌中,在膜泡转运的过程中起着关键的作用。番茄枯萎病是由尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici,Fol)引起的,严重威胁着番茄的生产。我们使用反向遗传学的方法来研究番茄枯萎病菌中SNARE蛋白FolSso1的功能,实验结果发现FolSSO1的基因缺失突变体菌丝生长速率降低,且产孢数量减少。另外,FolSSO1基因的缺失导致突变体相较于野生型菌株对细胞壁压力与细胞膜压力更加敏感。然后,在番茄果实和番茄植株的致病性实验中,我们发现FolSSO1的缺失并没有引起Fol致病性显著的变化。综上所述,本研究发现FolSSO1可以调控Fol营养生长,繁殖和对环境压力的响应过程,然而对Fol的致病过程并没有显著的调控作用。     

尖孢镰刀菌番茄专化型中SNARE蛋白FolSso1的功能分析

 SNARE(Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)蛋白保守存在于丝状真菌中,在膜泡转运的过程中起着关键的作用。番茄枯萎病是由尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici,Fol)引起的,严重威胁着番茄的生产。我们使用反向遗传学的方法来研究番茄枯萎病菌中SNARE蛋白FolSso1的功能,实验结果发现FolSSO1的基因缺失突变体菌丝生长速率降低,且产孢数量减少。另外,FolSSO1基因的缺失导致突变体相较于野生型菌株对细胞壁压力与细胞膜压力更加敏感。然后,在番茄果实和番茄植株的致病性实验中,我们发现FolSSO1的缺失并没有引起Fol致病性显著的变化。综上所述,本研究发现FolSSO1可以调控Fol营养生长,繁殖和对环境压力的响应过程,然而对Fol的致病过程并没有显著的调控作用。     

苦瓜枯萎病菌过氧化氢酶基因FoCat1致病功能分析

 由尖孢镰孢菌苦瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.momdicae Sun &Huang)引起的苦瓜枯萎病是一种严重影响苦瓜生产的土传维管束病害。本研究利用分割标记的方法构建FoCat1基因的敲除片段,通过PEG介导的原生质体转化方法对FoCat1基因进行敲除,经4对引物验证得到1个阳性转化子ΔFoCat1-3。突变体ΔFoCat1-3在PDA培养基上的菌落大小、菌丝形态、产孢量等生物学特性与野生型相比均无显著性差异,但是其抵抗外源氧胁迫的能力明显减弱,对苦瓜的致病力明显下降。DAB染色结果显示,接种突变体的苦瓜叶片中过氧化氢的含量明显高于接种野生型菌株的苦瓜叶片。研究结果表明,FoCat1可能不参与病菌正常营养生长过程的调控,但是具有清除寄主产生的活性氧,来减弱寄主对病原菌的杀伤作用的功能,从而参与病原菌的致病过程。     

苦瓜枯萎病菌过氧化氢酶基因FoCat1致病功能分析

 由尖孢镰孢菌苦瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.momdicae Sun &Huang)引起的苦瓜枯萎病是一种严重影响苦瓜生产的土传维管束病害。本研究利用分割标记的方法构建FoCat1基因的敲除片段,通过PEG介导的原生质体转化方法对FoCat1基因进行敲除,经4对引物验证得到1个阳性转化子ΔFoCat1-3。突变体ΔFoCat1-3在PDA培养基上的菌落大小、菌丝形态、产孢量等生物学特性与野生型相比均无显著性差异,但是其抵抗外源氧胁迫的能力明显减弱,对苦瓜的致病力明显下降。DAB染色结果显示,接种突变体的苦瓜叶片中过氧化氢的含量明显高于接种野生型菌株的苦瓜叶片。研究结果表明,FoCat1可能不参与病菌正常营养生长过程的调控,但是具有清除寄主产生的活性氧,来减弱寄主对病原菌的杀伤作用的功能,从而参与病原菌的致病过程。     

苹果斑点落叶病菌对戊唑醇敏感基线建立及抗性突变体适合度

本研究测定了苹果斑点落叶病菌对戊唑醇的敏感性,并建立了敏感基线;在此基础上,室内筛选获得了9株抗戊唑醇突变体,对其适合度进行了测定,为指导戊唑醇防治苹果斑点落叶病提供理论依据。在山西省5个地市未使用过戊唑醇及同类药剂的果园中采集分离得到64株苹果斑点落叶病菌,敏感性测定结果表明,其EC50值在0.768 7~2.673 8μg·mL~(-1)之间,平均值为1.622 4±0.558 2μg·mL~(-1),呈连续性单峰曲线,可作为苹果斑点落叶病菌对戊唑醇的相对敏感基线。通过紫外线(UV)诱导获得低抗突变体6株,药剂驯化获得中抗突变体3株。2株中抗突变体抗药性可稳定遗传;低抗突变体在无药剂胁迫时,药剂敏感性上升。抗性突变体适合度测定结果显示,突变体菌丝生长速率、产孢量、孢子萌发率及分生孢子竞争力均低于敏感菌株。突变体在无药情况下致病力比敏感菌株弱。     

金属蛋白酶FocM352在香蕉枯萎病菌热带4号生理小种侵染过程中的功能

香蕉枯萎病菌热带4号生理小种(Fusarium oxysporum f. sp.cubense tropical race 4,Foc TR4)严重威胁世界香蕉产业的可持续发展，一些特殊功能的蛋白在其侵染过程中起重要作用。我们分析Foc TR4接种巴西蕉后的转录组数据发现M35金属蛋白酶(metalloprotease 35)同源基因FocM35＿2在病原菌侵染初期受诱导显著上调表达，经同源重组法敲除该基因，突变体致病力显著下降，菌丝生长速率降低，产孢量略微减少，回补突变体则可以恢复其致病力和生长发育；与野生型菌株相比较，突变体对外源氧胁迫、渗透压和细胞膜压力更敏感；在本氏烟草(Nicotiana benthamiana)中的瞬时表达结果显示该蛋白定位于质外体，并引起叶片产生超敏反应(HR,hypersensitive response);该蛋白的缺失还能够诱导寄主更高水平几丁质酶的活性。因此，FocM35＿2是促进Foc TR4侵染寄主的的重要致病因子。