黄瓜花叶病毒两亚组分离物寄主反应和血清学性质比较研究

 本文对枯萎病菌侵入黄瓜不同抗性品种的途径,以及黄瓜受侵染根部维管组织的变化进行了观察。分生孢子在幼根表皮上萌发产生菌丝,通过胞间层侵入表皮细胞,之后菌丝继续向内部生长,穿过皮层组织进入导管。受侵染的导管内相继出现壁覆盖物、侵填体及褐色物。抗病品种的壁覆盖物比感病品种的厚:侵填体由受侵染导管旁边的薄壁细胞产生,一个细胞可产生多个侵填体,并在侵填体中观察到细胞核的存在,感病品种中的侵填体发育不充分,抗病品种中的侵填体能完全堵塞导管;谒色物在感病、抗病品种中均能完全堵塞导管,对菌丝的侵入构成了较强的机械障碍。     

利用GFP荧光标记比较大丽轮枝菌对抗/感马铃薯品种的侵染过程

为了对马铃薯黄萎病菌的系统侵染进行研究，本研究首先建立了用于观察大丽轮枝菌侵染马铃薯过程的培养皿滤纸体系，在此基础上利用带有GFP标记的大丽轮枝菌对不同抗性水平马铃薯根系侵染过程进行了比较研究，结果表明：马铃薯根系在浓度为10⁷个·mL^-1的大丽轮枝菌分生孢子液中浸泡处理2 h后，分生孢子可附着在抗/感马铃薯根系的根毛上，单个视野中感病品种根系上分生孢子附着平均数量为65个，显著高于抗病品种根系上附着的分生孢子数量(23个);接种12 hpi,根系上附着的分生孢子开始萌发，但抗/感品种根系表面孢子的萌发率无显著差异；接种3 dpi后，菌丝体能够突破根系表皮，进入细胞间隙，但感病品种根系中菌丝的扩展速度更快，并在7 d后到达根系的维管束内部；而抗病品种则在接种9 dpi,在维管束内才能够观察到绿色荧光信号；接种10 dpi,感病品种根系中可见新的分生孢子梗和分生孢子形成，而抗病品种中未见有分生孢子的形成。接种30 dpi,感病品种地上部茎杆中定殖的病原菌量是抗病品种的5倍以上；同时，感病品种叶柄中的病原菌数量也显著高于抗病品种。     

来源于同一穗不同稻曲球的稻曲病菌的致病性及遗传多样性

 本研究从源于6穗稻曲病穗的48个稻曲球中分离获得稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）48株,从3个稻曲球的不同部位分离获得稻曲病菌23株。用注射接种法将菌株分别接种到水稻品种两优培九（感病品种）、淮稻5号（中抗品种）和武育粳3号（抗病品种）上,结果显示分离的菌株致病力分化较大,而菌株在水稻品种上的致病力强弱与已知水稻品种对稻曲病菌的感、抗性趋势基本一致。相同孢子量接种水稻,不同分离菌株之间仍有致病力分化,生长速率测定也发现菌株之间可能存在差异。利用REP PCR (repetitive extragenic palindromic sequence PCR)技术进行菌株遗传多样性分析表明,同穗不同稻曲球分离的菌株中,1号穗分离的4个菌株聚在同一簇群,其余5穗的菌株分别聚在3～5个簇群;同一稻曲球不同部位分离的菌株中,一个稻曲球分离的8个病菌聚在同一簇群,而其余2个稻曲球分离的病菌则分别聚在2～3个簇群。由此推测同一稻穗上不同稻曲球可能是由来源不同的稻曲病菌侵染所形成;而一个稻曲球可以由同一稻曲病菌引起,也存在多个侵染源共同侵染的可能。     

茎基腐亚洲镰孢菌侵染抗感小麦品种的组织病理学观察

小麦茎基腐是由多种镰孢菌侵染的世界性土传病害,亚洲镰孢菌(Fusarium asiaticum)是我国冬小麦主产区茎基腐镰孢菌的优势种群,对小麦生产造成巨大损失。本研究利用绿色荧光蛋白报告基因标记亚洲镰孢菌,研究其侵染抗感小麦的病理组织学过程,建立了茎基腐病菌与寄主互作的直观性的研究体系,对病害防治及抗病育种具有重要意义。基于PEG-CaCl_2介导原生质体转化法将gfp导入亚洲镰孢菌株CF0915,对转化子进行荧光表达、PCR验证、遗传稳定性、生长特性及致病力分析,选取与野生型表现相近的转化子进行侵染分析。结果表明,绿色荧光蛋白基因(gfp)与潮霉素基因(hyg)PCR扩增表明gfp已整合入真菌基因组中,转化子菌丝与分生孢子表现强烈绿色荧光信号,gfp能够在转化子中稳定遗传,菌落形态、生长速度及致病力与野生型菌株无显著差异;将gfp标记病菌分生孢子接种感病品种1 d后,大量孢子附着于根毛及根表皮细胞开始萌发,接种2 d后观察到抗性品种分生孢子萌发;感病品种接种3 d后,菌丝直接侵入表皮细胞或沿表皮细胞间层定殖生长,扩展至皮层组织,8 d后菌丝从根部迅速扩展至茎基部,至第10 d大量菌丝充塞根皮层细胞,叶鞘维管束也被菌丝侵染,并产生大量大型分生孢子,植株表现褐色病斑,14 d后根部及茎维管束被大量菌丝体填充,而后产生大量厚垣孢子,至25 d大部分感病品种幼苗萎蔫死亡;与感病品种相比,抗性品种在整个侵染过程中表现时间滞后。本研究对引起茎基腐病的亚洲镰孢菌侵染小麦的组织学过程观察,为病菌致病机理的阐释及抗病资源的利用提供了重要理论依据。     

稻曲病菌侵染对水稻小穗发育的影响及H_2O_2的变化趋势

稻曲病是由稻绿核菌(Ustilaginoidea virens)侵染引起的水稻穗部病害,在全世界不同稻作区均有发生,并在近年呈加重趋势。本研究通过水稻穗期接种后的显微观察及H_2O_2检测,分析了稻曲病菌侵染引起的小穗结构变化及侵染过程中H_2O_2变化趋势。结果表明,稻曲病菌侵染会导致水稻花粉粒畸形、雌蕊发育受抑制、小穗无法正常扬花授粉,抑制谷粒的正常形成,造成稻曲球及白色秕粒的产生。受侵染小穗的H_2O_2含量显著高于对照,其中处于突破颖壳期的受侵染小穗H_2O_2含量是对照的7倍;形成白色秕粒的小穗H_2O_2含量是对照的11倍;二氨基联苯胺染色结果显示,形成稻曲球的小穗中,在受侵染小穗的花药基部、花药顶端、浆片等部位颜色变深,形成H_2O_2富集区;形成白色秕粒的小穗中,H_2O_2富集的特征更为明显,富集区域与病菌在小穗内的侵染途径密切相关。     

西瓜枯萎病菌侵染西瓜根茎部的组织病理学观察

为探明西瓜枯萎病菌侵染西瓜根系及茎的过程,本研究选取一株致病力较强的西瓜枯萎病菌FO1022,利用绿色荧光蛋白基因（GFP）标记该菌株,观察病原菌侵染西瓜根茎部的组织学过程。结果表明,用GFP标记的病菌接种感病西瓜品种‘苏蜜1号’,接种后2 d,显微观察显示病原菌的分生孢子附着于西瓜根系表皮细胞并萌发,沿细胞间层定殖生长;接种后5 d,在西瓜根部维管束导管中观察到大量菌丝和大型分生孢子,在根部表皮细胞上观察到大量厚垣孢子,在茎部部分维管束导管中也观察到少量的菌丝,此时48.6%的幼苗表现萎蔫症状;接种后9 d,茎部所有维管束导管都充斥着密集的菌丝体,此时91.7%的幼苗表现枯萎和死亡。与侵染感病品种相比,该菌株在侵染中抗品种和高抗品种时,在侵染时间上要明显滞后。本研究从组织病理学的角度观察并分析了GFP标记的西瓜枯萎病菌侵染西瓜根茎部的过程,为研究西瓜枯萎病菌的致病机理提供参考。     

黄瓜根分泌物中的7,8-苯并黄酮及其对枯萎病发生的影响

分别提取黄瓜枯萎病感病品种津研4号和抗病品种中农10号的根分泌物,感病品种根分泌物甲醇提取液能够刺激枯萎病菌的菌丝生长,而抗病品种根分泌物甲醇提取液则抑制病原菌生长。利用LC-MS/MS技术分别对感病品种和抗病品种根分泌物中的差异物质进行分析鉴定。与感病品种津研4号相比,抗病品种中农10号根分泌物中含有7,8-苯并黄酮(7,8-BF),含量为0.02μg/株。50μg/mL的7,8-BF能够显著抑制黄瓜枯萎病菌菌丝生长和孢子萌发,而100μg/mL的7,8-BF能显著抑制抗感品种侧根形成,但是抗病品种的耐受力高于感病品种。用7,8-BF处理黄瓜种子,枯萎病侵染程度显著降低。当7,8-苯并黄酮浓度为50μg/mL时,感病品种病情指数从71.7降为30.8,达到中抗水平。     

水稻幼穗与Ustilaginoidea virens互作早期的转录组分析

 由子囊菌门真菌稻绿核菌Ustilaginoidea virens引起的稻曲病是世界范围内水稻生产上的重要病害之一。但是,对水稻抗稻曲病的抗性机制仍不清楚。为初步探明水稻与稻曲病菌之间互作早期的分子调控机制,本研究采用比较转录组测序技术对稻曲病菌接种抗病品种‘IR28’和感病品种‘两优培九’(LYP9)6 h的测序数据进行了分析,试图初步阐明水稻抗病分子机制。分析发现,在抗病和感病品种中均差异表达基因有1 005个共表达,在这些基因中,抗病品种中表达上调基因(697个)多于感病品种中表达上调的基因(626个),下调的基因(308个)少于感病品种中下调表达的基因(379个);随后通过GO富集和KEGG代谢途径分析,发现苯丙烷类代谢途径和双萜植保素合成途径相关的基因、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、糖基水解酶和过氧化物酶等基因在抗病品种中被显著诱导上调表达,而在感病品种中基因表达低于抗病品种或下调表达,推测这些基因很可能在水稻与稻曲病菌识别早期发挥重要的抗病作用。该研究结果可为水稻抗稻曲病基因克隆及抗稻曲病分子育种提供理论基础。     

3种防御酶在水稻抗稻曲病中的活性变化

不同水稻品种对稻曲病抗性存在明显差异。本研究选用12个不同抗、感病水稻品种,在抽穗前7~10 d,用注射法接种稻曲病菌分生孢子悬浮液。结果表明,在抗病品种中苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）3种酶活性接种后迅速提高,变化幅度较大;而感病品种的酶活性在接种后缓慢增加,变化幅度小。由此说明,这3种防御酶与水稻抗稻曲病有一定的关系。     

棉花不同抗性品种根系分泌物分析及其对黄萎病菌的影响

 对7个不同抗黄萎病性能的棉花品种根系分泌物进行了收集和测定,结果发现抗病品种根系分泌物对病菌的孢子萌发和菌丝生长有一定的抑制作用,而感病品种根系分泌物则能刺激病菌生长。感病品种分泌物中氨基酸含量和种类较多,而且苯丙氨酸、脯氨酸等仅出现在感病品种的分泌物中;抗病品种根系分泌物中糖类物质含量亦明显低于感病品种。     

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。     

稻曲病菌bZIP转录因子UvbZIP12的功能研究

 稻曲病是由稻绿核菌(Ustilaginoidea virens)侵染水稻穗部引起的真菌病害,严重影响稻米的产量和品质。bZIP转录因子参与多种植物病原菌的生长发育和致病过程。稻曲病菌中有28个bZIP转录因子,但其具体功能尚未被研究。本研究对bZIP转录因子UvbZIP12在稻曲病菌生长发育和致病过程中的功能进行分析。稻曲病菌接种水稻后,UvbZIP12基因表达量逐渐升高,在接种后3 d和5 d时具有最高表达量。对UvbZIP12基因的敲除转化子分析发现,敲除转化子ΔUvbZIP12在PSA、PDA、YTD培养基上生长速率显著加快,菌丝干重显著增加;产孢量减少;对NaCl和sorbitol的耐受性增强,对SDS、CR、CFW和H₂O₂的耐受性减弱;对水稻的致病力无明显变化。结果表明,稻曲病菌UvbZIP12参与调控生长发育和对非生物胁迫的耐受性,但不参与致病。     

采用AFLP技术分析稻曲病菌的遗传多样性Ⅰ:同一块稻田中稻曲病菌的遗传结构

 采用AFLP (Amplified fragment length polymorphism)技术分析了来自北京昌平同一块稻田中不同水稻品种和育种中间材料上稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)的遗传多样性。从256对EcoRⅠ和MseⅠ引物中选择30对扩增40个菌株。结果表明,同一块稻田中稻曲病菌菌株间的相似性系数达0.72以上,来自同一小区的多数菌株能聚成亚类;发现从同一水稻品种分离的菌株没有特异性的AFLP谱带。初步推断稻曲病菌与水稻品种不存在明显的专化性互作。     

鸭粪中1株水稻纹枯病菌拮抗细菌的鉴定

为探索稻鸭复合生态系统抑制水稻纹枯病发生的作用机理,以从鸭粪中分离到的1株拮抗细菌A168对水稻纹枯病菌的拮抗效果进行了研究。测定了其对水稻纹枯病菌的拮抗作用及其抑菌谱;根据培养性状、形态特征、生理生化测定、扫描电镜观察及16S rDNA序列分析对其进行了鉴定;构建了包括其在内的13株相关种属菌株的系统发育树。A168菌株对水稻纹枯病有明显的拮抗作用,且对小麦赤霉病菌(Fusarium graminearum)、稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)和油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)有抑制作用,抑菌谱广;A168菌体杆状,革兰氏染色阳性、芽孢中生、周生鞭毛、16S rDNA分析与其亲缘关系较近菌株Bacillus cereus(AJ577288.1)的同源性达99%,结合形态和生理生化特征,鉴定A168菌株为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus),其16S rDNA序列已在GenBank中注册,登录号为GQ118339。A168为开发防治水稻纹枯病生防制剂提供了依据。     

Ustilaginoidea virens在自然发病水稻植株体内分布情况的检测

水稻稻曲病(rice false smut)近年来在我国长江中下游地区和东北地区发生趋于严重,已经上升为水稻生产的主要病害之一,但是关于该病害的侵染方式尚存在争议。本研究以稻曲病菌线粒体核酸序列为检测靶标,建立了一套更加简便快速的PCR检测体系,并通过该检测体系对常发病田内30 d秧龄移栽后35 d的苗期水稻植株以及灌浆期发病植株体内稻曲菌的分布情况进行了检测。研究结果表明,所建立的检测体系具有较好的特异性,灵敏度可达到1 pg水平。对移栽后35 d的苗期样品和灌浆期病株不同组织进行检测发现,在苗期水稻的根和叶鞘组织以及灌浆期发病植株的茎组织中,均可检测到稻曲菌。该结果为稻曲病菌在水稻不同发育时期、不同组织内的分布情况提供了直接的分子证据,并为稻曲病侵染过程的进一步研究以及大田防治策略的制定奠定了基础。     

稻曲病菌不同颜色厚垣孢子超微结构比较

 The surface and internal structure difference of yellow and black dormant chlamydospores of Ustilaginoidea virens on mid-and late-season rice were examined by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). SEM revealed that the spherical yellow and black chlamydospores had prominent spines, with the diameters from 3 to 6 μm and 4 to 6 μm, respectively. The spines were 200-700 nm and 400-1 100 nm long in yellow and black chlamydospores, respectively. Variance analysis showed that there was no difference in diameter of the yellow chlamydospores but significant difference among the black ones collected from both rice cropping types. Similarly, there was no difference in length of the spines on the same color chlamydospores but extremely different between the yellow and black chlamydospores collected from the two cropping types. TEM revealed that the cell wall of both color chlamydospores were composed of two layers, the thick endosporium and thin exosporium, and the thickness of the former layer of the black chlamydospores was nearly two times as that of the yellow ones. The organelles in yellow chlamydospores such as the nucleus were obviously visible, but invisible in black ones. The cytoplasm of black chlamydospores was occupied by a big lipid globule. This study suggests that the formation of dormant chlamydospores of U. virens is related with the structural changes in the cell.