串珠镰刀菌引起玉米穗粒腐病防御酶变化及其电镜观察

 对串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme)侵染引起玉米穗粒腐病的防御酶活性变化和病原菌侵染过程进行研究。采用人工接菌的方法,分别对抗(Bt鄄1)、感(掖478)玉米材料进行接种,取抗、感材料间隔24 h 的6 个时间段接菌部位的苞叶组织,分析玉米植株感病后部分防御酶、同工酶谱的动态变化,并用扫描电镜对病原菌入侵植株过程进行组织病理学观察。扫描电镜观察发现,菌丝首先要经过1 ~ 3 d 生长后,大约在72 h 左右开始侵入气孔,并且随着时间的推移,侵入气孔的菌丝量逐渐增多。这说明病原菌是直接通过气孔侵入寄主苞叶组织。同时,玉米受串珠镰刀菌侵染后,苯丙氨酸解氨酶 (PAL)和过氧化物酶(POD)的活性都是先上升后下降,在感病材料Ye478 中PAL 的活性要比抗病材料Bt鄄1 中增加的更快、更高;同样对于POD 来说,在感病材料Ye478 中的活性要比抗病材料Bt鄄1 中的高,但变化趋势在2 个材料中相似;而丙二醛(MDA)的含量则相反,在感病材料Ye478 中的活性要比抗病材料Bt鄄1 中的低;对POD 同工酶酶谱分析,2 个材料都增加了3 ~ 4 个条带,没有明显的区别,这说明玉米感病后会通过增加POD 的活性来抵御外源病菌的侵入。总体而言PAL和POD 活性水平与材料抗性呈负相关;MDA 与材料抗性呈正相关关系。对玉米植株感病后防御酶活性变化的分析和病原菌入侵寄主的电镜观察结果,可为深入研究玉米穗粒腐病抗病机制和抗病育种提供参考。     

玉米穗粒腐病差异表达基因的生物信息学分析

结合基因功能分类体系(Gene Ontology,GO)对筛选得到的玉米穗粒腐病差异表达基因片段进行全面生物学功能注释。以抗玉米穗粒腐病的自交系Bt-1为材料,接种串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme),对接菌后96 h的玉米苞叶样品以玉米全基因组基因芯片进行大规模筛选,利用分子注释系统(Molecular Annotation System,MAS)对筛选得到的基因片段进行GO分子功能注释,分析特征基因的功能。结果表明,利用基因芯片从抗性材料Bt-1中获得的482条差异代表序列,GO注释获得大量重要信息,对应的基因注释包括分子功能、生物过程和细胞组分3个层次。GO能够准确预测与玉米穗粒腐病相关抗病基因的功能,对于了解表达基因之间的相互关系和深入挖掘、理解高通量数据等方面的具有重大帮助,是研究抗病基因不可或缺的生物学信息手段。     

玉米穗腐病抗性机制及抗病育种研究进展

玉米穗腐病是由病原菌侵染引起果穗或子粒病变的一种真菌性病害,在世界玉米种植区域普遍发生。本文总结玉米穗腐病研究最新研究进展,从病原菌类型及生理小种、抗性种质资源筛选、抗性机制、抗性遗传、抗性基因与分子标记定位等方面对玉米穗腐病进行全面综述,结合当前玉米穗腐病研究现状进行展望,为玉米穗腐病的抗病分子机制及分子辅助育种提供理论参考。