植物内生枯草芽孢杆菌E1R-j脂肽类化合物的分离鉴定及抑菌作用

植物内生枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis菌株E1R-j分离自小麦根部。以小麦全蚀病菌作为靶标菌,采用酸沉淀、快速蛋白液相色谱(FPLC)和基质辅助激光解吸附飞行时间质谱(MALDITOF/TOF-M S)技术,对该菌发酵液中的抗真菌活性物质进行分离鉴定和抑菌活性研究。结果表明:菌株E1R-j产生的抗菌活性物质由P1、P2、P3和P4 4类组分组成,其中P3起主要抑菌作用。M ALDI-TOF/TOF-M S分析结果显示,P3为fengycins。经试验发现,P3对温度稳定,121℃下放置30 min仍可保持抑菌活性。电子显微境观察发现,P3对小麦全蚀病菌菌丝生长有强烈的抑制作用,同时还可造成菌丝细胞畸形、细胞壁溃解、细胞质外渗等。     

基于基因特异性标记分析Pm21在中国冬小麦品种（系）中的分布

【目的】来自小麦-簇毛麦6VS/6AL易位系的抗病基因Pm21对小麦白粉病具有持久和广谱抗性,开发该基因的特异性标记,分析其在全国冬麦区中的应用情况,为Pm21的合理布局及分子标记辅助选择育种提供理论依据和技术支撑。【方法】根据已克隆的与Pm21抗性途径紧密相关的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因Stpk-V的序列（GenBank登录号为HQ864471.1）,提取其蛋白序列并利用Pfam软件分析其保守结构域起止位点,在其保守结构域外设计开发特异序列标记WS-1;构建Pm21载体品种92R137和感病品种Avcoet S（AvS）的F2群体,以小麦白粉病菌E09对该群体每个单株进行苗期抗白粉病表型鉴定,同时利用WS-1对F2群体进行分子检测,分析检测表型与抗病表型,以验证WS-1标记的准确性;利用WS-1标记对来自中国不同冬麦区的662份小麦品种（系）进行分子标记检测,分析Pm21在不同麦区小麦品种（系）的分布情况,并将检测到含有Pm21的品种（系）在田间进行抗白粉病鉴定;选取WS-1已检测到及没有检测到Pm21的品种（系）各50份,利用曹爱忠等开发的标记NAU/xibao15902进行PCR扩增,进一步证明WS-1的准确性。【结果】（1）开发的Pm21特异标记WS-1为显性标记,含Pm21的小麦材料在8%非变性聚丙烯酰胺凝胶中扩增出一条大小为949 bp的片段,而不含该基因的小麦材料中无该片段。（2）在包含377个株系的F2群体中,286个单株为抗病,91个单株为感病,抗感比符合3﹕1的分离比例,表明在该群体中Pm21表现为显性单基因,WS-1对F2群体的每个株系的检测结果与抗/感表型完全一致。（3）供试的662份小麦材料中,49份携带Pm21,平均分布频率为7.4%,其中,西南冬麦区中检测到33份,占该区参鉴品种（系）数的34.4%,而北部冬麦区、黄淮冬麦区和长江中下游冬麦区,分别检测到4份、9份和3份,各占该区参鉴品种（系）数的5.3%、3.1%和1.5%。【结论】开发的Pm21特异性标记WS-1可以作为该基因的检测标记,也可应用到今后的基因聚合育种中;该基因在不同麦区分布相差很大,其中,西南冬麦区四川、贵州省的小麦品种（系）中Pm21使用频率过高,有促进病原菌定向选择的风险,在当前小麦育种中应给以重视。     

条锈菌诱导的小麦TaOZR的克隆及特征分析

【目的】克隆受条锈菌诱导的小麦OZR,研究其在小麦抗条锈病防御反应及非生物胁迫过程中的作用。【方法】通过电子克隆及RT-PCR方法,从条锈菌侵染的小麦水源11中分离出1个编码OZR的cDNA序列。利用生物信息学对cDNA序列及其编码的蛋白序列进行分析;采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在小麦与条锈菌互作、外源激素处理以及非生物胁迫下的诱导表达情况。【结果】获得小麦OZR,命名为TaOZR。其ORF长240 bp,编码79个氨基酸;蛋白序列理论分子量8.67 kD,等电点9.34;具有信号肽和跨膜区,可能为分泌蛋白;与水稻OZR相似性达76%;TaOZR受条锈菌诱导后在亲和互作中差异不显著,在非亲和互作中诱导表达;外源植物激素水杨酸、乙烯、脱落酸、茉莉酸均诱导TaOZR的积累并上调表达;低温、干旱、高盐非生物胁迫下TaOZR表达差异不显著。【结论】首次克隆到一个条锈菌诱导的小麦TaOZR,TaOZR可能通过水杨酸、乙烯、脱落酸和茉莉酸信号途径协同参与小麦对条锈菌的早期防御。     

二穗短柄草幼胚愈伤组织诱导及高频再生体系的建立

为了建立二穗短柄草高效再生体系,以二倍体二穗短柄草ABR4、ABR6和六倍体二穗短柄草ABR100、ABR101、ABR102的幼胚为外植体,研究了糖类、染色体组倍性和激素对愈伤组织诱导、分化及生根的影响。结果表明,二穗短柄草的高效再生体系的建立,其愈伤组织诱导培养基：LS+2,4D 2.5 mg·L^-1+麦芽糖30 g·L^-1+琼脂6.5 g·L^-1;愈伤组织继代培养基：LS+2,4D 1.0 mg·L^-1+6BA 0.2 mg·L^-1+麦芽糖30 g·L^-1+琼脂6.5 g·L^-1;愈伤组织分化培养基：LS+KT 0.2 mg·L^-1+6BA 0.5 mg·L^-1 + CuSO₄ 0.6 mg·L^-1+麦芽糖30 g·L^-1+琼脂6.5 g·L^-1;愈伤组织生根培养基：1/2 LS+IAA 0.6 mg·L^-1 +麦芽糖20 g·L^-1+琼脂7.0 g·L^-1。优化了二穗短柄草愈伤组织培养条件,在含有30 g·L^-1麦芽糖的培养基上,愈伤组织出愈率最高可达96.67%,在含有0.2 mg·L^-1KT的培养基上,分化率最高为71.25%。并进一步探讨了影响短柄草再生的主要因素。     

利用cDNA-AFLP技术分析小麦成株抗条锈性差异基因表达特征

采用cDNA-AFLP技术,对成株抗条锈小麦品种兴资9104在成株期受条锈菌生理小种CY32侵染后5 d内9个时间点的基因表达谱进行了分析。共筛选64对引物,产生32 320个转录本(TDF);用37对引物检测到2 201个(6.81%)差异TDF,其中926个TDF诱导表达,1 275个下调表达。经大规模克隆、测序分析,最终获得330个差异TDF,聚类分析得到259个EST (unigenes),命名为aTaPST1至aTaPST259 (GenBank注册号：FL645754~FL646011和FL646262)。经BLASTX比对和功能分类分析,其中96条EST(37.07%)未找到同源性匹配,68条(26.25%)与未知功能蛋白同源性较高;其余95条ESTs主要涉及能量(11.20%)、基础代谢(4.63%)、转录调控(3.86%)、抗病与防御(3.86%)、蛋白质运输和储存(3.09%)、蛋白质合成和细胞生长(各2.32%)、以及信号转导(1.54%)等。选取抗病与防御、转录调控及信号转导类等相关的6个差异基因,qRT-PCR分析结果显示其表达模式符合cDNA-AFLP表达谱。小麦成株抗条锈性分子机制涉及植物多方面生理生化反应,包括抗病与防御、转录调控、蛋白质代谢、信号转导、以及非生物胁迫等多种途径相关基因的协同控制。     

我国植物真菌病害的研究现状及发展策略

植物真菌病害研究可为病害防控策略的制定与防治技术的研发提供理论依据。本文基于国内外植物真菌病害研究进展、发展趋势以及国内研究现状与存在的差距,探讨了我国植物真菌病害研究的重点领域及促进学科发展的主要策略。     

小麦过氧化物还原酶基因TaPrx的克隆与功能初步分析

 【目的】克隆TaPrx基因并对其在小麦与条锈菌互作中的功能进行初步分析。【方法】利用PCR方法结合RACE技术在cDNA文库中筛选得到TaPrx基因的全长序列并进行生物信息学分析,然后克隆至pET-32a(+),转化E.coliBL21(DE3)后用IPTG进行诱导表达。通过Real-time RT-PCR进行表达模式分析。【结果】得到TaPrx基因的全长序列688 bp,ORF489 bp,编码162个氨基酸残基,分子量17.36 kD,等电点5.32,含一个保守的半胱氨酸残基（Cys）,不含信号肽及跨膜结构域,亚细胞定位94%的可能性在细胞质。TaPrx融合蛋白分子量38 kD,最佳IPTG诱导浓度0.05 mmol?L-1,20℃诱导20 h可得到最大量的融合蛋白。Real-time RT-PCR分析表明TaPrx基因在小麦与条锈菌的亲和与非亲和互作中均受诱导表达,分别在接种后24 h、18 h达到表达高峰。【结论】获得了TaPrx基因特异性的多克隆抗体;TaPrx基因受条锈菌诱导表达,可能参与了小麦与条锈菌互作。但是否参与了小麦受条锈菌侵染后产生的ROS的清除与调节仍需进一步验证。     

小麦应答条锈病菌冬孢子产生的蛋白质组学分析

由小麦条锈菌(Puccinia striiformisf.sp.tritici,Pst)引起的小麦条锈病是我国小麦(Triticum aestivum)最严重的流行病害之一.中国小麦条锈菌表现出高度的遗传多样性和毒性变异,现已研究表明小麦条锈菌经有性生殖可发生致病性变异并产生新的小种.冬孢子作为小麦条锈菌有性阶段的开始,是小麦条锈菌生活史中完成有性生殖过程必不可少的阶段.为分析小麦条锈菌产冬孢子时期寄主植物的叶片总蛋白表达变化,探究寄主植物如何响应冬孢子产生,本研究利用三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)/酚抽提法提取产冬孢子时期和同时期未接种的小麦叶片总蛋白,经双向电泳技术分离后,利用PDQuest软件进行分析并选取显著上调表达的蛋白进行Orbitrap质谱鉴定.结果表明,在产冬孢子时期的寄主叶片总蛋白图谱中发现22个蛋白点(上调表达大于1.5倍且符合t检验),经功能注释发现这些差异蛋白参与糖代谢、抗逆境以及植物衰老相关代谢途径.之后利用qRT-PCR技术对蛋白水平的结果进行验证,结果发现这22个蛋白点中有16个差异蛋白的基因在转录水平上调表达(相对表达倍数大于1.5倍),证实了蛋白结果的可靠性.本研究通过双向电泳技术发现小麦条锈菌冬孢子的产生影响了寄主叶片参与糖代谢、抗逆境及植物衰老相关代谢过程蛋白的表达,并推测小麦条锈菌冬孢子的产生可能与寄主植物的衰老有关.本研究为进一步深入了解小麦条锈菌冬孢子阶段寄主植物与病原菌的互作机制提供了一定的理论基础,对于揭示冬孢子的形成机制和全面了解小麦条锈菌的有性阶段有重要意义.     

三唑酮对胶锈菌单核阶段发育影响的电镜观察

电镜观察结果表明，三唑酮引起胶锈菌发生了一系列变化。病菌单核菌丝和吸器内液泡明显增加，菌丝壁和吸器壁不规则地加厚，菌丝隔膜发育受阻而不能形成完整的隔膜，吸器外间质变宽并充满染色较深的物质，部分吸器发育受阻而使吸器畸形，大量染色较深的物质在性孢子梗顶端沉积，使得孢子梗失去产孢能力。病菌以上细胞学变化可能导致了病菌的进一步发育受阻。     

小麦条锈菌夏孢子阶段核相状况的研究

 本文应用电镜和荧光染色技术对小麦条锈菌夏孢子阶段的细胞核相状况进行了系统研究。观察发现夏孢子通常为双核体,夏孢子萌发的芽管可为双核、三核或四核,但仍以双核芽管为主。尽管在胞间菌丝和吸器母细胞中可观察到典型的双核细胞,但胞间菌丝和吸器母细胞中的多核现象极为普遍。经连续切片观察证实,吸器的细胞核可为双核、三核、四核、五核和六核,一般以四核为主。夏孢子堆中的不同类型的细胞均为双核。上述研究结果表明,小麦条锈菌的细胞核相状况较为复杂,并且显然不向于其它锈菌。关于小麦条锈菌多核现象的生物学意义值得进一步研究。