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。     

玉米大斑病菌甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因克隆和表达分析

利用RT-PCR技术克隆玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)的GAPDH基因StGAPDH。该基因c DNA全长1 014 bp,编码337个氨基酸;蛋白质分子量36 505.44,理论pI值6.72,属弱酸、亲水、稳定蛋白,无跨膜结构域和信号肽。亚细胞定位于细胞质、线粒体和细胞核的概率分别为43.5%、30.4%和21.7%;氨基酸序列高度保守,在亲缘关系上与玉米小斑病菌(Bipolaris maydis)和水稻胡麻斑病菌(Bipolaris oryzae)最近。荧光定量PCR分析表明,在病菌接种抗病玉米自交系3 d时,StGAPDH基因表达量显著高于接种5～10 d(P<0.05);接种感病玉米自交系时,接种10 d的StGAPDH基因表达量显著高于接种3～7 d(P<0.05)。     

平菇原生质体再生菌株的ISSR-PCR遗传多样性分析

本研究对平菇(Pleurotus ostreatus)品种‘唐平26’的20个原生质体再生菌株进行了ISSR-PCR遗传多样性分析。结果表明,10条ISSR引物共扩增出117个基因条带,其中107条为多态性条带,多态性指数达91.29%;再生菌株间遗传距离在0.043 0~0.462 4之间,菌株间遗传相似性为0.60~0.96;当遗传相似系数为0.73时,供试菌株可分为3类,第1类为再生菌株R4,第2类为再生菌株R21,第3类为亲本菌株和其他再生菌株。拮抗反应试验表明,再生菌株R4和R21与亲本菌株存在明显的拮抗反应,可能为新的基因型。研究结果表明,利用ISSR-PCR技术可检测平菇原生质体再生菌株中的遗传变异,用于平菇新品种的选育。     

STK1对玉米大斑病菌附着胞发育过程中糖原和脂肪积累的影响

【目的】通过研究STK1与附着胞发育的关系,明确附着胞发育过程中STK1对糖原和脂肪合成的调控作用,为阐明玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)附着胞发育的分子机制打下基础。【方法】以玻璃平板为疏水基质表面,通过"插片分离菌丝"法使菌丝附着于载玻平板表面,然后将附着有菌丝的玻璃平板置于保湿培养皿中22℃、14 h光照和10 h黑暗交替培养,诱导野生型菌株(WT)和STK1基因敲除突变体(ΔSTK1)的菌丝形成附着胞,每隔12 h显微观测附着胞的形态和发育过程;分别将附着有未经诱导的WT和ΔSTK1菌丝的玻璃平板和经过48 h附着胞诱导的玻璃平板浸没在I2/KI染色液中静置染色48 h,显微观察附着胞发育过程中糖原的变化;分别将附着有未经诱导的WT和ΔSTK1菌丝的玻璃平板和经过48 h附着胞诱导的玻璃平板置于-70℃的超低温冰箱中冷冻处理30 min,然后将玻璃平板置于Oil-red O染色液中静置染色24 h,显微观察附着胞发育过程中脂肪的代谢变化;利用real-time PCR技术检测附着胞发育过程中糖原和脂肪合成关键酶基因的表达情况。【结果】玉米大斑病菌WT菌株和ΔSTK1菌株利用菌丝尖端在玻璃平板的疏水表面均能够产生附着胞,但ΔSTK1菌株的附着胞发育与WT菌株显著不同,WT菌株48 h内为单胞附着胞,诱导48 h后少数附着胞形成了多细胞附着胞,而ΔSTK1菌株在诱导24 h后即出现了扭曲附着胞的异形附着胞形态,48 h后还出现了双杈、多杈和O型等多种异常的附着胞类型;WT菌株和ΔSTK1菌株的菌丝和附着胞进行糖原和脂肪的染色后,发现WT菌株的菌丝和附着胞都有均匀分布的糖原和脂肪,而ΔSTK1菌株的附着胞内几乎没有糖原和脂肪的积累,与WT菌丝的结果不同,在ΔSTK1菌株的菌丝内糖原沉积减少,脂肪主要分布于菌隔部位;附着胞诱导48 h后,WT菌株糖原合酶(glycogen synthase,GS)和二酰甘油酰基转移酶(diacylglycerol O-acyltransferase,DGAT)基因的表达量比诱导前分别增加了6.6%和40.3%,而⊿STK1菌株GS基因的表达量则下降了9.0%,DGAT基因的表达量仅上升了24.5%。【结论】STK1的功能缺失使玉米大斑病菌的附着胞发育形态异常,糖原积累下降,脂肪分布不均,糖原和脂肪合成的关键酶基因表达量均显著下降,表明糖原和脂肪代谢与玉米大斑病菌的附着胞发育密切相关。     

应用原生质体融合技术培育平菇与杏鲍菇优良新菌株

为了培育出具有优良互补性状的平菇和杏鲍菇新菌株,以高产、抗杂能力强的平菇品种CCEF89和优质、适应性强的杏鲍菇品种PL7为亲本菌株,建立原生质体聚乙二醇(PEG)融合体系,得到最佳融合条件:两亲本原生质体数量按1∶1混合,30% PEG 6000,0.01 mol·L^-1Ca²⁺,32 ℃水浴30 min,融合率达0.010 1%~0.028 2%。通过拮抗反应试验和Rep-PCR分子鉴定,从515个融合再生菌株中获得12个融合菌株P1~P12;出菇试验表明,P1和P5为杏鲍菇新菌株,其他为平菇新菌株。P1和P5的产量、生物学效率均显著高于其亲本菌株PL7,并且抗杂能力显著提高;与亲本菌株CCEF89相比,平菇新菌株P4、P10和P11长满培养料和形成原基的时间缩短5.5~7.3 d,第1茬平均产量提高18.0%~24.0%,总生物学效率提高21.00%~27.67%。利用原生质体融合技术培育出了具有亲本优良互补性状的平菇和杏鲍菇新菌株,为同时进行2种不同食用菌的种质资源创新和新品种选育提供了一种新途径。     

草莓杂交品种及其亲本遗传背景的ISSR分析

[目的]明确草莓杂交品种及其亲本遗传背景.[方法]试验筛选出10条可用于草莓杂交品种及其亲本遗传背景分析的ISSR引物,利用该组引物对12份遗传背景复杂的草莓试验材料进行遗传背景分析.[结果]亲本之间、亲本与子代之间及亲本与组培变异株之间平均遗传距离分别为0.3258、0.2607和0.1981,平均遗传相似系数分别为...     

玉米大斑病菌醇脱氢酶基因家族的鉴定和生物信息学分析

醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase, ADH)是生物体内主要短链醇代谢的关键酶，在物质代谢和能量转化过程中发挥着重要作用。本文从玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)基因组的KEGG数据库中获得了22个ADH基因家族成员(StADH1-StADH22),它们散布在12条scaffold上，长232～495 aa,理论等电点5.65～9.22,81.8%家族成员呈酸性，72.7%为亲水蛋白，有4个家族成员定位于线粒体，2个定位于过氧化物酶体，其余16个家族成员均定位于细胞质。系统发育分析结果表明，有11个玉米大斑病菌ADH家族蛋白与酵母ADH(YADH1-7)亲缘关系较近，含有相似的保守基序和结构域，其他11个玉米大斑病菌ADH家族蛋白与酵母ADH亲缘关系较远，含有不同的保守基序和结构域。玉米大斑病菌侵染玉米叶片的转录组分析结果表明，仅有4个ADH基因(StADH1、StADH4、StADH6和StADH12)参与病菌侵染过程，其中StADH1、StADH4和StADH12主要在病菌侵染后期发挥作用，而StADH1还可能与病菌的致病专化性有关。