甜橙和柚中CTV强弱毒株系p20的遗传变异

【目的】对7个柑橘衰退病毒(CTV)株系进行遗传变异研究,明确寄主甜橙和柚中CTV强弱毒株系p20的变异水平。【方法】运用RT-PCR、克隆及测序等技术建立CTV p20种群,并借助MEGA6构建单倍型系统发育树,运用软件DNAStar对两种寄主中CTV强弱毒种群的遗传结构、变异水平进行分析,运用DnaSP软件对各种群进行单倍型多样性、核苷酸多样性分析和中性检验分析。【结果】构建了7个CTV p20种群,由162条序列构成,包含11个单倍型,单个种群有1个或更多单倍型出现。序列分析发现,来自不同种群的单倍型对应的原始核苷酸序列一致性为88.2%—100.0%,对应的氨基酸序列的一致性为92.3%—100.0%,最低的氨基酸序列一致性发生在CT23-1和CT9-2之间;其中单倍型PeraIAC-4、CT22和CT9-1共有50条序列,对应的原始核苷酸序列一致性为100.0%,属优势单倍型,与标准株系T36亲缘关系较近;单倍型多样性最丰富的是甜橙种群PeraIAC,单倍型多样性为0.800,而单倍型多样性最低的是柚种群CT22,单倍型多样性为0.170;相比柚种群的单倍型多样性(0.170—0.552)和核苷酸多样性(0.00032—0.05919),甜橙种群具有更为丰富的单倍型多样性(0.513—0.800)和核苷酸多样性(0.04208—0.05677)。系统发育树分析表明,来自甜橙的分离株种群结构复杂,甜橙种群中检测到的单倍型与标准株系T30、T36、VT和T3均有相关性;与标准株系T3相距很近的CT31-2与优势单倍型在系统发育树上距离最远,对应的原始核苷酸序列一致性仅为88.3%。中性检验结果表明,CTV甜橙种群趋于平衡或收缩状态,而CTV柚种群除CT23外则趋于扩张状态;其中TR-514Y、CT31和CT23种群的Tajima’s D值、Fu和Li’s D*值以及Fu和Li’s F*值均为正值且达到显著水平,而CT9种群的Tajima’s D值、Fu和Li’s D*值以及Fu和Li’s F*值均为负值且达到显著水平。运用DnaSP软件对各种群进行重组分析表明,在各种群中均未检测到重组事件发生。种群变异分析发现,各种群突变克隆百分比在0—30.8%,碱基突变频率在0—7.706×10~(-4),其中CTV甜橙强毒种群有最高的突变克隆百分比(30.8%),最高的碱基突变频率(7.706×10~(-4)),最多的碱基突变数量(11个)和最多的突变位点(7个);CTV甜橙弱毒种群的突变克隆百分比和碱基突变频率均明显低于甜橙强毒种群,CTV柚弱毒种群的突变克隆百分比和碱基突变频率略低于柚强毒种群。碱基突变类型分析发现碱基突变以碱基替代为主,其中A→G突变为优势类型,仅在柚强毒种群CT3的156和157位点间检测到一个碱基插入突变类型,为碱基A插入,未检测到碱基缺失突变类型。【结论】在寄主甜橙和柚中CTV强弱毒p20种群结构及变异存在差异,CTV甜橙种群有着更复杂的种群结构和更高的种群变异水平,且CTV强毒种群变异更大。     

农业植物病理学实践教学模式改革探析

农业植物病理学是植物保护专业的核心课程,室内实验及生产实习是整个课程实践教学的重要组成部分。为提高该课程的实践教学质量,从理论结合实际出发,结合教学目标和实践目的,对农业植物病理学的实践教学内容、形式及师资队伍建设等进行改革探讨。本文分析了当前课程实践教学部分存在的一些问题,提出了相应的改革措施,以期为今后完善教学提供参考,从而培养符合社会需求的专业人才。     

裸仁美洲南瓜ISSR-PCR反应体系的正交优化

利用正交试验设计L16(44)对美洲南瓜ISSR-PCR反应体系的4因素(Mg2+,dNTPs,引物,Taq酶)在4个水平上进行优化试验,PCR结果用SPSS16.0统计软件分析,结果表明,各因素的不同水平对PCR反应结果都有显著影响,其中引物浓度的影响最大;本研究还筛选出各反应因素的最佳水平,建立美洲南瓜IS-SR-PCR反应的最佳体系(25μL)为:0.75 U Taq酶,2.0 mmol.L-1Mg2+,300μmol.L-1dNTPs,10μmol.L-1引物和DNA模板30 ng,2.5μL 10×buffer。     

转水稻条纹病毒NS3本氏烟的抗病性

【目的】NS3编码的蛋白是水稻条纹病毒（Rice stripe virus,RSV）RNA沉默抑制子。笔者前期研究发现,转NS3本氏烟（Nicotiana benthamiana）对RSV有一定的抗性。为深入揭示NS3在寄主体内的作用机制,本文将进一步探究转NS3本氏烟对其他烟草病害的抗性。【方法】以野生型本氏烟和转NS3本氏烟为试验材料,通过农杆菌浸润法接种马铃薯X病毒（Potato virus X,PVX）侵染性克隆,观察病毒症状,抽提系统发病叶片总RNA,并利用RT-qPCR方法检测病毒的相对积累量;采用灌根接种法分别接种烟草青枯病菌（Ralstonia solanacearum）、烟草黑胫病菌（Phytophthora parasitica var. nicotianae）,观察植株表型并统计发病率和病情指数。【结果】PVX侵染本氏烟后,植株叶片主要表现为花叶、褪绿等症状,NS3表达植株与野生型植株具有相同的PVX症状表现。在接种PVX 10 d后,RT-qPCR检测发现与野生型植株病毒积累量相比,NS3表达抑制了PVX在本氏烟体内的积累水平,两个转NS3株系（NS3-6、NS3-9）中PVX的相对积累量分别为野生型植株的68.17%和81.01%。青枯病菌在野生型植株和转基因植株上均引起萎蔫、猝倒等典型的病害症状,且两者的症状无明显差异。在青枯病菌侵染早期,NS3表达在一定程度上利于病菌的侵染,表现出对青枯病较为敏感;而在接种14 d,野生型植株的发病率为100.00%,病情指数为78.67,而NS3-6、NS3-9株系的发病率分别为95.00％、98.33％,病情指数分别为70.00、73.00;14 d之后发病率和病情指数逐渐升高,而NS3表达株系的病情指数均低于野生型植株。黑胫病菌在野生型植株和转基因植株上均为在茎基部出现黑褐色坏死斑等典型病害症状,且NS3表达也不影响本氏烟的症状表现。在黑胫病菌的侵染初期,NS3-6株系的发病率高于野生型植株;但在整个黑胫病发生过程中,转NS3株系的病情指数均低于野生型植株,在接种12 d,野生型本氏烟的发病率为96.67％,病情指数为77.50,而NS3-6、NS3-9株系的发病率分别为90.00％、86.67％,病情指数分别为64.17、62.08。【结论】通过病原侵染过程观察表明NS3表达在一定程度上影响了烟草病害在本氏烟上的侵染和严重程度,且对不同病原菌的影响不同。     

甘肃省大丽花病毒病病原鉴定及病生理研究

经对受病毒感染的甘肃省临洮县大丽花进行间接ELISA和鉴别寄主测定,结果表明黄瓜花叶病毒(CMV)是其病原之一。田间调查表明大丽花病毒病在甘肃临洮县发生普遍,发病率达36%;其主要症状有花叶、卷叶花叶、蕨叶和矮缩。不同大丽花品种之间病毒病发病率有一定的差异,在调查的8个品种中‘鹦嘴红’发病率最低,只有7.43%,而‘洮阳荷花’发病率最高,达到42.47%。大丽花感染病毒后叶绿素(a+b)比正常的下降了23.61%;在叶片组织病变观察中,发现叶片感染病毒后叶绿体内的淀粉颗粒含量增多且肿大,油粒增多,几乎占满整个叶绿体结构。     

重庆辣椒上烟草轻型绿花叶病毒的分子检测及全基因组克隆分析

辣椒是重庆重要的经济作物,烟草轻型绿花叶病毒(Tobacco mild green mosaic virus, TMGMV)引起的病毒病对辣椒生产造成了严重影响.为明确TMGMV在重庆辣椒上的发生、分布情况及其基因组特征,从重庆北碚、石柱、潼南和九龙坡4个区县采集29份疑似病毒病样品进行了RT-PCR鉴定,通过分段扩增测序的方法拼接获得病毒基因组全序列并进行了系统进化分析.检测结果表明:29份样品中有9份检测到TMGMV,检出率为31.03%,其中石柱县的检出率最高,为60.00%.序列分析发现,重庆辣椒分离物TMGMV-TN29基因组全序列具有烟草花叶病毒属(Tobamovirus)病毒典型基因组结构特征,由6 356 nt构成.系统进化分析得出,该分离物与TMGMV厦门分离物Xiamen (JX534224)具有较近的亲缘关系,核苷酸序列相似性达到99.75%.     

核糖体失活蛋白(α-MC)亚细胞定位及对TMV的抑制作用

【目的】克隆获得苦瓜α-MC、商陆PAP,在烟草中异源表达观察两个蛋白在细胞中的定位情况。研究α-MC对烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)的抑制作用及其引起的抗性防御反应。【方法】根据已报道的商陆抗病毒蛋白PAP基因全序列和苦瓜素基因全序列,设计并合成扩增PAP和α-MC基因全长引物,通过RT-PCR及基因克隆方法,从苦瓜和商陆春叶克隆得到苦瓜α-MC、商陆PAP;用Wolf PSORT预测蛋白定位,将苦瓜α-MC、商陆PAP分别融合在GFP和Ds Red2的N端,构建融合蛋白表达载体,采用GFP和Ds Red2标记进行亚细胞定位,验证预测结果;通过农杆菌介导在本氏烟中瞬时表达α-MC,再接种烟草花叶病毒,利用酶联免疫吸附试验(ELISA)和实时荧光定量PCR(q RT-PCR)分别检测病毒在接种叶片的蛋白积累量和RNA表达量,分析瞬时表达α-MC的抗病毒效果。利用q RT-PCR分析植物防卫相关基因NPR1、PR1、PR2的表达,探究其抗病毒机理。【结果】克隆得到基因α-MC和PAP全长,分别为861和939 bp。Wolf PSORT预测显示α-MC和PAP主要定位于细胞质膜上。共聚焦荧光显微镜下观察发现,分别用GFP和Ds Red2标记的α-MC和PAP均定位在本氏烟叶片表皮细胞质膜上,与Wolf PSORT预测的α-MC和PAP定位结果相一致。异源表达的PAP对植物细胞毒性作用强,导致表达部位细胞坏死,异源表达α-MC的植物细胞无明显毒性,表达部位细胞完整。在本氏烟中异源表达α-MC后,再接种TMV-GFP,在紫外灯下观察发现α-MC处理后的本氏烟在接种TMV-GFP 48 h后没有出现绿色荧光,而对照组出现荧光。72 h后处理组出现零星荧光,但对照组的绿色荧光开始扩散,连续观察,处理组几乎没有变化,接种TMV-GFP 6 d后,发现处理组的绿色荧光几乎没有扩大的趋势,而对照组的绿色荧光已扩散至心叶;ELISA检测表明,在接种TMV-GFP 6 d后的叶片中,对照组与健康植物的OD492比值几乎已达到处理组的10倍以上;q RT-PCR检测TMV RNA的含量,结果显示对照组TMV RNA表达量是处理组的149倍左右,表明α-MC对TMV复制和移动均有明显抑制;q RT-PCR结果分析显示,NPR1在只注射TMV、单独表达α-MC以及表达α-MC后注射TMV的本氏烟中均被诱导表达,但后者的表达量是前两个处理的约2.5倍左右,在只接种α-MC和表达α-MC后注射TMV的本氏烟中均检测到PR1、PR2,但后者的表达量显著高出前者5—7倍,表明异源表达α-MC可诱导植物中防卫相关基因NPR1、PR1、PR2的表达,从而引起更强的防御反应。【结论】异源表达α-MC显著抑制TMV,能够激活植物防卫反应,且对植物细胞无明显毒性。研究结果为利用异源表达α-MC方法开发控制植物病毒新产品提供了参考依据。     

侵染朱槿的木尔坦棉花曲叶病毒V2蛋白的亚细胞定位特征分析

木尔坦棉花曲叶病毒（Cotton leaf curl Multan virus,CLCuMuV）2006年在中国首次报道,并呈逐年扩散蔓延,给园艺和经济作物造成了严重损失。选择2012年采自江苏南京的CLCuMuV朱槿（Hibiscus rosa-sinensis）分离物作为研究对象,对其V2蛋白基因进行了扩增及克隆,并构建了V2-YFP融合表达载体,利用农杆菌浸润法接种本氏烟（Nicotiana benthamiana）。激光共聚焦显微镜观察结果显示浸润处理后本氏烟叶片细胞的细胞质和细胞核周都有较强的绿色荧光信号,同时细胞质中还分布有点状的荧光信号。反转录PCR（RT-PCR）及蛋白质免疫印迹（Western blot）结果显示带荧光标签的V2在本氏烟叶片中转录和表达正常。这些结果说明CLCuMuV编码的V2蛋白主要分布在细胞质和细胞核周,同时在细胞质中还会形成小聚合体。     

几种化学物质诱导彩色马蹄莲对软腐病抗性的研究

本试验测定了纳米硅、草酸、硅酸钠和硫酸亚铁4种化学物质在不同浓度下对彩色马蹄莲软腐病菌的室内抑菌活性和诱导抗病效果。结果表明,硫酸亚铁3种浓度对彩色马蹄莲软腐病菌均表现较强的抑制作用;1 g/L纳米硅、0.15 g/L草酸和0.2 g/L硅酸钠3种化学物质对软腐病菌无明显抑制作用且诱导抗病效果较好,分别达到62.28%、77.56%、88.46%;经3种化学物质诱导处理后再进行接种,诱导处理和接种期间彩色马蹄莲叶片组织内过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)酶活性均高于对照,其中硅酸钠处理后彩色马蹄莲叶片组织内POD、PAL活性高于纳米硅和草酸处理,草酸处理后叶片组织内PPO活性高于纳米硅和硅酸钠处理。     

番茄SYTA的克隆及表达分析

【目的】克隆获得番茄SYTA(Solanum lycopersicum STYA,S.l SYTA),分析其基因序列生物信息学特征和预测蛋白的结构特征,明确S.l SYTA亚细胞定位和组织表达,并分析其在绿色荧光蛋白(green fluorescence protein,GFP)标记的烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)侵染下的表达变化及其对TMV移动的影响,为明确S.l SYTA在植物病毒侵染致病过程中的作用提供理论依据。【方法】根据番茄基因组含有的SYTA同源基因序列,利用Primer Premier 5.0软件设计克隆引物,采用RT-PCR技术克隆S.l SYTA全长序列;应用生物信息学方法分析该基因的序列特征;使用MEGA 7.0对S.l SYTA蛋白序列及其同源序列进行多序列比对,并构建同源物种间系统进化树;通过与GFP蛋白融合进行亚细胞定位;利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测番茄各部位S.l SYTA的表达量以及在TMV胁迫的番茄中S.l SYTA的表达变化;构建植物瞬时表达载体p CV-SYTA-m GFP,通过农杆菌介导在本氏烟草中瞬时表达,TMV-GFP攻毒,利用酶联免疫吸附实验(ELISA)检测在本氏烟中瞬时表达S.l SYTA时TMV-GFP的积累和移动情况。【结果】克隆得到1 620 bp的S.l SYTA基因开放阅读框全长,序列比对及生物信息学分析表明,其编码的氨基酸序列具有SYTs家族的典型特征,含有N端的跨膜区、胞间连接区和C端的两个C2结构域;多序列对比及系统进化树分析发现,与茄科林生烟草、绒毛状烟草等植物亲缘关系较近,与黄瓜较远;亚细胞定位显示S.l SYTA定位于细胞质膜。在番茄的根、茎和叶中S.l SYTA的表达量从高到低依次为根叶茎;TMV-GFP侵染番茄导致其S.l SYTA表达量在接种后第1天显著上调,在第7天降至正常水平。在S.l SYTA瞬时表达的本氏烟叶片部位接种TMV-GFP,TMV-GFP在接种第5天时已经到达新叶,而接种部位仅表达空载体对照的本氏烟新叶中未观察到TMV-GFP,且接种第5天时TMV-GFP在接种叶和新叶中的积累量均明显高于其在空载体对照处理的叶片。【结论】获得的S.l SYTA具有SYTs家族的典型特征。S.l SYTA定位于细胞质膜,S.l SYTA在番茄根中表达量最高。在TMV-GFP胁迫下,番茄中S.l SYTA表达呈现先上升后下降至正常水平。在本氏烟中瞬时表达S.l SYTA有利于TMV-GFP侵染初期的积累和移动。