小麦抗源南农790成株期抗条锈性遗传分析与分子作图

为明确小麦抗锈种质南农790条锈病抗性特征和抗病遗传规律,以5个条锈菌生理小种CYR23、CYR29、CYR31、CYR32和CYR33对其进行苗期抗谱鉴定,并以CYR32和CYR33混合小种对南农790、Avocet S及南农790与Avocet S正交所获得的F1代、F2代和F2∶3群体进行混合小种成株期抗条锈性鉴定及遗传分析。抗病鉴定结果显示,南农790苗期对CYR32和CYR33表现为中度感病(IT:6~7),对其余小种表现为抗病(IT≤2),成株期对混合小种表现为近免疫(IT≤2,S≤5%),表明南农790具有成株期抗条锈性;各世代抗病遗传分析结果表明,其成株期抗病性由一个显性单基因控制,暂命名为YrNan;采用集群分离分析法(BSA),以SSR分子标记对F2代分离群体进行分子作图,发现了6个与YrNan连锁的SSR标记(Xgwm11,Xbarc187,Xbarc181,Xgwm273,Xwmc419和Xwmc216),并将其定位于小麦的1BL染色体,两侧最近的标记分别为Xbarc181(1.3cM)和Xgwm273(6.3cM)。研究结果为南农790抗条锈病基因的分子标记辅助选择及在育种上的应用提供了依据。     

内生菌螺旋毛壳抗生素和水解酶的协同抗真菌作用

 生防因子螺旋毛壳(Chaetomium spirale) ND35生长于含立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)菌丝细胞壁制备物的SM培养基中,从培养滤液提取的粗酶液强烈抑制Valsa sordida、Valsa mali、Glomerella cingulata和Curvulavia lunata病原真菌的菌丝生长和孢子萌发。经DNS法检测,粗酶液同时具有β-1,3-葡聚糖酶(包括内切和外切酶)和几丁质酶活性,分别为0.19 U.mg-1和0.09 U.mg-1。生长于3%玉米粉浸渍液的螺旋毛壳ND35的培养滤液也能抑制上述病原菌的菌丝生长和孢子萌发。离体条件下检测了ND35产生的一纯化的具有分子量为73 kD的内切β-1,3-葡聚糖酶(GLUC73)和一纯化的抗生素对苹果炭疽病菌的分生孢子萌发和芽管延长的抑制效果。当内切β-1,3-葡聚糖酶使用浓度为180 μg·mL^-1时,抑制了测试真菌的孢子萌发,造成细胞壁的改变,导致了菌丝顶端的破裂;抗生素的有效抑菌中浓度ED₅₀为1.75 μg·mL^-1。单独应用时,1.0 μg·mL^-1的抗生素或40 μg·mL^-1的内切β-1,3-葡聚糖酶没有或仅有很低的抑菌效果;两者组合导致孢子萌发约78%受抑制。甚至10 μg·mL^-1的内切β-1,3-葡聚糖酶也使1.5 μg·mL^-1抗生素的抑菌作用从低于25%增加到超过50%的抑菌效果。此外,80 μg·mL^-1的内切β-1,3-葡聚糖酶使1.0 μg·mL^-1抗生素的抑菌活性从0%提高到90%。抗生素和β-1,3-葡聚糖酶的协同抗菌活性可能在内生菌螺旋毛壳的植病生防中起重要作用。     

感染“中四”小麦条锈菌T4新菌系的寄生适合度研究

 为预测T4新菌系在我国未来小麦条锈菌的流行趋势,本研究以高感品种铭贤169为试材,以我国条锈菌5个主要流行小种（菌系）CYR29、CYR31、CYR32、CYR33、Su11-4为对照,采用主成分分析法测定了T4新菌系的寄生适合度。结果表明：在供试菌系范围内,决定其寄生适合度属性的3个主成分依次为条锈菌的侵染能力、扩展能力和产孢能力(繁殖力);通过建立数学模型计算供试菌系的侵染能力、扩展能力和产孢能力,结果表明：CYR33和CYR32相对寄生适合度较高,Su11-4的寄生适合度居中,CYR31及CYR29其寄生适合度较低,而感染“中四”苗期的新菌系T4,相对寄生适合度最低。结合该菌系对我国目前推广品种和后备品种致病性和毒性结果分析,该菌系在今后一段时间内不会成为我国小麦条锈菌的优势菌系。     

陕西省小麦条锈菌群体遗传结构分析

 利用TP-M13-SSR自动荧光检测技术,对陕西省小麦条锈菌群体遗传结构进行了分析。研究结果显示,在物种水平上,陕西省小麦条锈菌群体Nei’s基因多样性指数（H）为0.18、Shannon 信息指数（I）为0.29,表明该省条锈菌群体遗传多样性较为丰富。同时,条锈菌群体遗传多样性在地区之间也存在明显的差异,在7个条锈菌群体中,宁强种群遗传多样性相对较高（H为0.18,I为0.28）。AMOVA分析显示,陕西省小麦条锈菌在地区间、种群间和群体内的遗传分化分别为：12.26%、10.88%和76.86%,表明陕西省小麦条锈菌群体存在一定的遗传分化,但遗传变异主要发生在群体内部。     

MircoRNA156家族在小麦非生物胁迫中的表达分析

MircoRNA (miRNA)作为一类20碱基左右的非编码RNA,它在转录水平调控基因的表达,在植物抗逆境胁迫的调节网络中发挥了重要作用.通过对小麦miRNAs的研究,可以扩展小麦抵抗自然灾害的途径,减少损失.有报道表明miR156作为保守的miRNA在多种植物中参与到抗逆反应[1],Xin等[2]发现不同小麦品种的miR156在不同时间点分别受到白粉菌和热胁迫的诱导,尽管对miR156家族个别成员的研究已经有了相关报道,但对小麦miR156的整个家族的报道较少,对它们在小麦受到非生物胁迫网络中发挥的作用还不清楚.本研究拟明确小麦中miR156家族成员,并选取机械伤害、冷害和对植物损害较大的UV-B三种处理方法,探索miR156家族成员在不同的非生物胁迫中的作用.     

油菜菌核病内生拮抗细菌的筛选及防病作用研究

以油菜菌核病菌Sclerotinia sclerotiorum为靶标菌,测定了63株内生细菌对其菌丝生长、菌核形成及萌发的抑制作用。结果表明:在所有供试菌株中,除1株未表现出抑菌活性外,其余菌株均有抑菌作用,其中有6.3％的菌株抑菌带大于10 mm,7株细菌可完全抑制病原菌的菌核形成,1株细菌可完全抑制菌核萌发;此外,结合生物测定结果,从中筛选到1株对油菜菌核病的高效生防菌株Em7,其无菌培养滤液对温室苗期油菜菌核病的防治效果可达97.5％。通过形态特征、生理生化特性及16S rDNA序列分析,认为该菌株属于枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis。于接种病菌前后不同时间喷施菌株Em7无菌培养滤液,对油菜菌核病均有防治效果,但防效之间差异显著,以接种病菌前24 h喷施防效最高。原液及不同稀释度无菌培养滤液对菌丝生长、菌核萌发及病害防治的效果明显不同,随着稀释度的增加,其抑菌效果降低。显微观察结果表明,菌株Em7对油菜菌核病菌菌丝的生长与发育会产生明显影响,可致使菌丝畸形、皱缩及细胞质外渗。     

小麦条锈菌毒性变异与DNA多态性的相关性

为了解小麦条锈茵毒性和DNA多态性之间的相关性,为SSR标记技术在条锈茵群体遗传分析中的应用提供理论依据,对90个小麦条锈茵茵系进行了毒性和DNA多态性分析.毒性分析发现17种致病类型或生理小种,SSR分子标记分析发现75个基因型,DNA指纹的多态性远比毒性的多态性丰富.不同小种有相同或相近的DNA指纹,同一小种可能有不同的DNA指纹.毒性特征和DNA多态性之间并不存在相关性,SSR标记技术可用于小麦条锈茵群体遗传分析.     

含CBS结构域的小麦TaCDCP1基因的克隆及其表达分析

利用电子克隆和RT-PCR技术,在本实验室前期构建的非亲和互作的SSH文库基础上,从条锈菌侵染的小麦水原11叶片中首次分离出一个含CBS结构域蛋白的基因,暂命名为TaCDCP1(Triticum aestivum CBS domain containing protein 1)。TaCDCP1包含一个完整的654 bp的开放阅读框,编码217个氨基酸。推测该基因拟编码的蛋白具有2个CBS保守结构域,不含跨膜区且无信号肽,定位在叶绿体基质内;经过同源比对,小麦TaCDCP1氨基酸序列与大麦、水稻和玉米等的同源序列的相似性较高;该基因表达量在小麦叶中显著高于在根和茎中;在小麦与条锈菌的非亲和、亲和组合中,TaCDCP1基因均受到条锈菌诱导,分别在接种后18 h和96 h达到表达高峰,非亲和组合表达量在侵染前期(接种后18~48 h)高于亲和组合,而在侵染后期(接种后96~120 h)低于亲和组合;外源植物激素脱落酸诱导该基因上调表达,苄基腺嘌呤,乙烯,赤霉素,茉莉酸甲酯和水杨酸处理后其表达量在不同程度上受到抑制;TaCDCP1在低温和干旱条件下表达量上升,在机械伤害和高盐处理下表达量无明显差异。表明TaCDCP1可能通过脱落酸等信号途径参与小麦对条锈菌的防御反应,同时参与低温和干旱环境下的信号转导途径。这些结果对于明确CBS结构域的功能以及CBS结构域蛋白尤其是TaCDCP1在小麦与条锈菌互作中的作用奠定了基础。     

黄瓜内生放线菌的分离、筛选及其活性菌株鉴定

 从植物内生放线菌中筛选拮抗活性菌株和寻找新的农用活性代谢产物,可为植物病害防治提供新的资源。本研究结果发现黄瓜幼苗的根、茎、叶中均有内生放线菌的存在,根组织中的数量、种类明显多于叶片和茎,占总分离株的72.7%,以链霉菌的淡紫灰类群、灰褐类群为主。活性筛选试验结果表明,黄瓜内生放线菌中对12种靶标真菌和6种细菌具有拮抗作用的菌株分别占46.8%和39.0%,主要为分离自根组织的链霉菌淡紫灰类群。分离自黄瓜叶片的gCLA4菌株抑菌谱较广,其发酵滤液对供试12种靶标真菌均具有较好的抑菌效果,但对靶标细菌有选择性抑制作用。形态学、细胞化学和16S rDNA序列分析鉴定该菌株为淡紫灰链霉菌(Streptomyces lavendularectus)。     

小麦蓝矮病植原体16S rDNA序列分析研究

 小麦蓝矮病是我国西北地区冬小麦上一种重要病害。本研究利用植原体16S rDNA通用引物对小麦蓝矮病患病植株全DNA进行nest-PCR扩增,获得1.2 kb的特异片段,并对扩增产物进行核苷酸序列测定,从分子水平证明了小麦蓝矮病的病原是植原体。利用最大简约法构建了16S rDNA系统演化树,系统演化关系分析表明:小麦蓝矮病植原体应该归属于翠菊植原体(Candidatus Phytoplasma asteris);小麦蓝矮病植原体与三叶草变叶病植原体(CPh)关系密切,被聚类为同一亚组(16Sr I-C),但是它们在寄主范围和传播介体等生物学性状方面差异很大。