亚硝基谷胱甘肽还原酶 GSNOR1正调控植物对疫霉菌的抗性

疫霉属（ Phytophthora）卵菌引致马铃薯晚疫病等作物灾难性病害，严重威胁作物的可持续生产。由于病菌毒性变异，导致品种抗病性丧失问题突出。因此，挖掘植物广谱和持久抗病基因，并探索其在抗病育种中的有效利用具有重要的科学意义。亚硝基谷胱甘肽还原酶1（GSNOR1）是植物氮信号通路中高度保守的关键还原酶，其参与调节r基因介导的植物抗性和非寄主抗性。然而， GSNOR1参与抗疫霉菌的免疫功能和作用机理尚不清楚。本研究中，借助拟南芥与寄生疫霉菌互作的模式体系，首先发现拟南芥T-DNA插入突变体 gsnor1-3对寄生疫霉菌呈现感病表型。进一步利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）降低烟草叶片中 GSNOR1同源基因的表达量，在此基础上，通过抗病表型分析以及一系列抗性相关功能的检测，结果表明，沉默本氏烟草 GSNOR1同源基因能够在寄生疫霉菌侵染植物的过程中削弱植物体内的活性氧（ROS）迸发、病程相关基因（PR genes）的诱导表达以及MAPK信号转导，从而增强了植物对疫霉菌的感病性。本研究揭示了植物 GSNOR1对疫霉菌具有高度保守的抗性功能，并初步解析了 GSNOR1正调控植物抗疫霉菌的作用机理，为进一步探索 GSNOR1在马铃薯抗晚疫病中的功能及其在抗病育种中的有效利用奠定了重要的理论 基础。     

分子伴侣4-苯基丁酸通过抑制内质网应激减轻寄生疫霉菌对植物的侵染

旨在利用内质网应激分子伴侣4-苯基丁酸（4-phenylbutyric acid, 4-PBA）探究内质网应激对疫霉菌侵染寄主植物的影响机制。以拟南芥与寄生疫霉菌的亲和互作为研究体系,分析野生型Col-0植株响应寄生疫霉菌侵染的鲜质量及生长表型变化以及4-PBA对其影响;利用实时荧光定量qRT-PCR技术分析4-PBA对内质网应激标记基因 BiP3的诱导表达以及寄生疫霉菌侵染植物的影响;通过4-PBA处理拟南芥幼苗和活体植株,分析其对植物生长表型的影响。结果表明,分子伴侣4-PBA作为内质网应激修复剂,在不影响植物正常生长的同时,不仅能够减轻寄生疫霉菌侵染引发的植物生长受阻和 BiP3基因的诱导表达等内质网应激标志性事件,还对寄生疫霉菌在植物体内的扩展和定殖具有抑制作用,从而减轻植物的感病性。研究结果有助于揭示内质网应激对植物与微生物互作的影响机制,也为开发新型药物靶点用于作物疫霉属卵菌病害的绿色综合防控提供了新思路。     

马铃薯 StBI-1 基因鉴定及其抗疫霉菌的功能探索

Bax inhibitor 1(BI-1）是真核生物中高度保守的细胞死亡调节因子,在植物响应生物与非生物胁迫中扮演重要角色。为探究BI-1是否参与马铃薯响应疫霉菌侵染的免疫应答,首先以拟南芥AtBI-1蛋白序列为模板在马铃薯蛋白数据库中进行BLAST检索。通过比对分析及构建系统进化树,鉴定到与AtBI-1相似度为77.22%的马铃薯蛋白NP_001305552.1,将编码该蛋白的马铃薯基因命名为 StBI-1 ;蛋白结构预测分析表明, StBI-1 包含7个跨膜域和Bax inhibitor-1-like家族结构域。利用实时定量PCR分析 StBI-1 基因在马铃薯响应致病疫霉菌侵染过程中的表达模式,并借助农杆菌介导的烟草瞬时表达体系初步探索 StBI-1 抗疫霉菌的生物学功能。结果显示, StBI-1 响应致病疫霉菌侵染而诱导上调表达,尤其是在侵染后期。同时,过表达 StBI-1 可显著增强本氏烟草对寄生疫霉菌和致病疫霉菌的抗性。综合以上结果,本研究对马铃薯 BI-1基因进行鉴定分析及克隆,并初步揭示 StBI-1 抗疫霉菌的生物学功能,为挖掘马铃薯抗晚疫病新型基因资源及深入解析其抗病分子机理奠定了理论基础。     

耕作模式对甘肃天水马铃薯根内微生物多样性的影响

旨在研究甘肃省天水马铃薯-小麦轮作模式下马铃薯根内微生物多样性的变化规律。以马铃薯单一连续种植模式为对照，利用Illumina测序［细菌16s rRNA（V3-V4）和真菌ITS1］分析马铃薯根内微生物的多样性及组成。结果显示，与连作对照相比，轮作模式下马铃薯根内微生物的多样性、群落组成及物种丰度均有明显差异，且在马铃薯块茎膨大期，根内益生菌Pseudomonadaceae、Mortierella和Flavobacterium等的丰度水平明显提高。由此得出，耕作模式影响马铃薯根内微生物多样性的特征，并且推断轮作模式下形成的根内微生物群落更有利于马铃薯的生长和抗逆性的提高。此外，对环境因子与马铃薯根内微生物进行关联性分析，结果显示，马铃薯根内微生物与环境因子有显著的相关性（尤其土壤pH、含水量、铵态氮等因素）。上述研究结果揭示西北旱区耕作模式和环境因子对马铃薯根内微生物多样性及群落组成具有显著影响，该结论对西北旱区马铃薯的绿色高效生产可资借鉴。     

根部内生真菌—寄生疫霉—拟南芥互作模式体系的构建与鉴定

为构建根部内生真菌—寄生疫霉—拟南芥三方互作模式研究体系，以影响马铃薯晚疫病害发生的潜在内生真菌雪球微座孢(Microdochium bolleyi)为例，利用WGA-Alexa Fluor^○R488染色和带有GFP标记的寄生疫霉(Phytophthora parasitica)转化菌株，通过荧光显微镜观察分析M.bolleyi侵染拟南芥根部以及M.bolleyi与寄生疫霉和拟南芥根部三方互作的细胞学特征；利用皿内平板拮抗测试初步分析内生真菌M.bolleyi对致病疫霉(Phytophthora infestans)的抑制效果，并进一步利用皿内拟南芥与真菌M.bolleyi和寄生疫霉三方互作体系，鉴定分析真菌M.bolleyi对植物与寄生疫霉亲和互作的影响。结果表明，真菌M.bolleyi可成功侵染并定殖于根组织，而未引发植物细胞坏死现象，说明M.bolleyi具有典型的内生真菌特征；相比于对照预处理，真菌M.bolleyi预处理能够抑制寄生疫霉在拟南芥根部的定殖和扩展，初步揭示真菌M.bolleyi在植物与疫霉菌互作中的影响作用；真菌M.bolleyi不仅对致病...