云南、贵州玉米大斑病菌生理小种分化研究

玉米大斑病是云南和贵州省玉米生产的重要病害之一。本文对2008年和2009年在云南、贵州采集分离获得的45份大斑病病菌菌株进行了生理小种鉴定,结果在云南共鉴定出12、13、3N、123、12N、13N、23N、123N等8个生理小种,其中123N小种出现频率最高,为30%;在贵州共鉴定出123、13N、23N、123N等4个生理小种,其中123N小种是主要小种类群,占53.3%。云南的大斑病菌菌株对Ht〖STBX〗1〖STBZ〗、Ht2、Ht〖STBX〗3〖STBZ〗和HtN基因的毒性频率分别为73.3%、73.3%、90%和80%,而贵州的菌株则分别为80%、80%、100%和93.3%。两省菌株的毒性随着抗性基因组合的复杂性增加而下降,对4基因组合的毒性频率分别为30%和53.3%;贵州的菌株毒性较云南菌株为高。云南的小种构成较复杂,而贵州小种的毒性更强。     

玉米大斑病菌StSNF1的基因组定位、蛋白质结构预测及表达分析

为了明确StSNF1在玉米大斑病菌基因组中的位置,解析该基因编码蛋白的结构特征,探究该基因在侵染寄主的不同时期、分生孢子萌发侵染过程中以及不同碳源培养下的表达情况。结果表明,该基因ID号为008026214,全长3 046 bp,位于scaffold_17负链的97 793-100 838位置。StSNF1与玉米圆斑病菌SNF1同源关系较近,由877个氨基酸残基编码而成。StSNF1蛋白具有氮端的蛋白激酶结构域、氮端的碳代谢产物去阻遏蛋白激酶结构域和碳端的激酶相关结构域。在蛋白激酶结构域内,具有ATP结合位点和丝氨酸/苏氨酸活性位点。Real-time PCR结果表明,StSNF1在侵染后期高表达,72 h表达量最高;StSNF1在分生孢子萌发24 h时(即侵入丝形成时期)表达量最高;StSNF1在蔗糖为单一碳源的培养基中表达量最高,果胶培养基次之。综上所述,StSNF1与侵染寄主和碳源利用密切相关,在侵染后期发挥作用,利用寄主细胞内的非发酵型碳源进行次级侵染。     

玉米大斑病菌St3HNR基因真核表达载体构建及表达分析

本研究在克隆获得玉米大斑病菌1,3,8-三羟基萘还原酶基因(St3HNR)的基础上,拟对该基因编码产物进行异源表达分析,明确基因功能.试验利用毕赤酵母真核表达系统,构建了玉米大斑病菌St3HNR基因的真核表达载体pPIC9K-St3HNR,采用电击转化法将重组质粒转入表达宿主菌GS115中得到了重组酵母菌株,经甲醇诱导...     

玉米大斑病菌小柱孢酮脱水酶StSCD家族鉴定及其功能分析

【目的】小柱孢酮脱水酶（scytalone dehydratase,SCD）是黑色素合成过程中的关键酶。本文旨在鉴定玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）小柱孢酮脱水酶基因（StSCD）家族,并分析玉米大斑病菌附着胞发育过程中StSCD基因家族表达量差异及SCD抑制剂对黑色素合成的影响,为进一步研究StSCD基因家族在黑色素合成和附着胞发育中的作用打下基础。【方法】利用玉米大斑病菌野生型菌株01-23的全基因组数据,获得StSCD基因家族的全序列,并与玉米小斑病菌（Cochlibolus heterostrophus）、稻瘟病菌（Pyricularia oryzae）、瓜类炭疽病菌（Colletotrichum lagenaria）等真菌的SCD进行序列比对;收集玉米大斑病菌附着胞不同发育时期的材料进行实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析,获得不同时期、不同StSCD的表达量,从而确定与病菌侵染和附着胞黑色素化密切相关的脱水酶基因;使用SCD抑制剂环丙酰菌胺处理玉米大斑病菌,测定菌落生长速度、黑色素合成量、附着胞膨压等,确定StSCD在附着胞发育过程中的作用。【结果】玉米大斑病菌全基因组中共鉴定到4个StSCD,其编码蛋白具有SCD保守结构域及保守的催化及底物结合氨基酸残基。StSCD3与灰葡萄孢（Botrytis cinerea）中功能冗余的SCD2蛋白具有较高同源性,StSCD4与多主棒孢（Corynespora cassiicola）中参与黑色素合成的SCD蛋白具有较高同源性。通过分析玉米大斑病菌生长发育过程中不同时期StSCD的表达量发现,在附着胞时期4个StSCD表达量均上调,其中StSCD3、StSCD4表达量上调尤为显著,附着胞再生菌丝时期StSCD3、StSCD4的表达量均显著下降,并且在附着胞诱导整个时期StSCD4的表达量较高。环丙酰菌胺处理玉米大斑病菌后,黑色素合成受阻,附着胞膨压显著降低。【结论】玉米大斑病菌含有4个StSCD,推测StSCD4参与DHN（1,8-间苯二酚）黑色素的合成,并进而影响附着胞膨压积累。     

玉米大斑病菌HST生物合成基因簇的结构和表达分析

【目的】分析玉米大斑病菌寄主选择性毒素（host selective toxin,HST）生物合成基因簇Cluster 397.3的结构,以及该基因簇组成基因在玉米大斑病菌侵染过程中的表达情况,为玉米大斑病菌HST的结构和功能研究奠定基础。【方法】以玉米大斑病菌23号生理小种et28a和01-23菌株,1号生理小种ny001和01-11菌株,玉米感病自交系B37为材料,利用antiSMASH技术预测玉米大斑病菌次生代谢产物合成基因簇,通过Synteny共线性分析获得玉米大斑病菌HST生物合成基因簇Cluster 397.3,并对其基因组成和结构进行分析,再利用RNA-Seq技术分析该基因簇的组成基因在玉米大斑病菌侵染玉米叶片3,5,7,10 d的表达情况。【结果】玉米大斑病菌次生代谢产物合成基因簇Cluster 397.3与交链链格孢（Alternaria alternata）ACT-毒素合成基因簇有保守的共线性,含有1个聚酮合酶（PKS）、1个氨基甲酰磷酸合成酶（CPS）、1个短链脱氢酶/还原酶（SDR）、1个锌结合氧化还原酶（ZOR）、1个保守假定蛋白（CHP）、2个细胞色素P450（P450）及2个耐药转运蛋白（DRT）等9个基因。其中PKS与ACT-毒素合成酶基因ACTTS3同源,编码的聚酮合酶包括PksD、PS-DH、Methyltransf_12、PKS_KR、PKS_NbtC superfamily和NADB_Rossmann superfamily 6个典型结构域。RNA-Seq分析结果表明,将玉米大斑病菌接种玉米叶片3,5,7,10 d后,Cluster 397.3组成基因均能表达,且以3 d时表达量整体较高;除CHP基因外,01-11菌株中基因表达量均显著高于01-23菌株。【结论】Cluster 397.3基因表达差异与玉米大斑病菌生理小种的分化和致病特异性有关,该基因簇可能参与了玉米大斑病菌寄主选择性毒素的生物合成。     

不同毒性玉米大斑病菌侵染对感病玉米叶片PAL活性的影响

利用从自然界中分离纯化的156株玉米大斑病菌菌株中筛选得到的强毒菌株YC和弱毒菌株01-23T分别接种感病玉米叶片,测定玉米叶片苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的动态变化。结果表明,与不接种对照相比,接种强毒菌株YC 1~2 d时,玉米叶片PAL活性显著降低;接种3~4 d时,PAL活性略有上升但差异不显著;接种5 d时,PAL活性又显著降低。接种弱毒菌株01-23T 1~2 d时,玉米叶片PAL活性略有降低但差异不显著,接种3~5 d时,PAL活性上升但差异仍不显著。PAL是玉米抵抗玉米大斑病的一种重要防御酶,在侵染初期,只有降低玉米叶片的PAL活性玉米大斑病菌才能达到成功定殖的目的,可为明确玉米大斑病菌致病性的生化机制提供一定理论依据。     

中国2001年玉米大斑病菌生理小种鉴定

利用含不同抗性基因的玉米作为鉴别寄主，对2001年分别采自于河北、辽宁、黑龙江等省的37个玉米大斑病菌菌株进行生理小种鉴定。鉴定结果表明，供试菌株中不仅有0号(原1号)、1号(原2号)小种，还出现了12，23，3N，12N号等其它生理小种。尤其是由于本试验出现了对带Ht抗性基因的玉米均致病的123N号生理小种，这应引起育种工作者的高度注意。     

玉米大斑病菌亲环素基因的克隆及表达规律分析

利用简并引物PCR结合RACE技术获得S. turcica中亲环素基因的全长,并通过Real-time PCR技术检测该基因在病菌侵染结构发育过程中的表达模式。结果表明,玉米大斑病菌亲环素基因开放阅读框全长1 125 bp,3′UTR 154 bp,5′UTR 93 bp,编码374个氨基酸,将此基因命名为CyPs1,并将其cDNA序列提交GenBank,获得登录号EU679371.1,Protein ID为ACD62431.1。系统发育树分析显示,CyPs1与玉米小斑病菌(Bipolaris maydis)、蓝莓枯枝病菌(Neofusicoccum parvum)等物种的亲环素同源性可达到90%以上。该基因在病菌分生孢子萌发、附着胞形成及侵染阶段均有表达,至附着胞形成和侵染菌丝形成阶段,转录水平分别升至分生孢子时期的2倍和3倍。     

玉米大斑病菌Velvet基因家族生物信息学分析

采用生物信息学方法对玉米大斑病菌Velvet基因家族成员进行序列鉴定,并从理化性质、保守结构域、二级及三级结构以及功能域等方面进行预测和分析。结果表明,该家族各成员无信号肽结构。玉米大斑病菌Velvet家族基因与其他植物病原真菌Velvet家族基因具有较高同源性。该家族成员具有典型的Velvet超家族保守结构域。二级结构分析结果显示,该家族各成员蛋白质的结构元件均主要由无规则卷曲构成。家族成员可能通过可逆磷酸化在植物病原真菌的次生代谢中发挥作用。上述结果为进一步研究Velvet基因家族在植物病原真菌次生代谢中的作用打下了基础。     

玉米大斑病菌NAD(H)激酶蛋白的鉴定及分析

NAD(H)激酶是NADP(H)从头合成途径的关键物质,对生物体的生长、发育具有重要作用。本研究以稻瘟病菌中3个NAD(H)激酶蛋白为查询序列,搜索玉米大斑病菌蛋白质组序列库,结果发现在玉米大班病菌中均有同源序列,分别为127652、103052和163223。利用生物信息学的方法对3个基因的结构进行分析,结果表明只有163223为断裂基因,包含5个外显子和4个内含子,127652和103052为单外显子;163223和103052呈现酸性,而127652则呈现碱性;103052为稳定蛋白,而另两者为不稳定蛋白;通过高级结构分析发现这3种蛋白在N端一侧α螺旋较多,C端一侧延伸链和β转角较多,并且这3种蛋白质有2个在结构和功能上的相似的结构域。