大丽轮枝菌致病性相关突变体快速筛选体系的建立

【目的】建立适合于大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）致病性相关突变体的快速筛选体系,为突变库中与致病性相关突变体的系统筛选和鉴定提供技术支撑。【方法】棉花幼苗接种于5.0×10⁴、5.0×10⁵、5.0×10⁶、5.0×10⁷和5.0×10⁸孢子/mL的孢子悬浮液30 min,通过病情指数调查明确引起棉花黄萎病发生的病原菌浓度范围;对培养于培养瓶的大丽轮枝菌分别加入15、25、35和45 mL的灭菌水,利用血球计数板检测洗脱的孢子浓度,明确不同体积灭菌水对洗脱孢子悬浮液浓度的影响;以保存于96孔板的突变体为单位,在培养皿上进行单孢分离并挑取单个孢子于培养瓶中扩繁培养,培养后于培养瓶中直接加入适宜体积灭菌水洗脱孢子,并将棉花幼苗直接置于含有孢子悬浮液的培养瓶中处理30 min,接种后继续培养14 d并调查结果;致病性相关突变体的可靠性检验采用定量菌液蘸根接种法,每个突变体接种30株棉花幼苗,3个重复,孢子浓度为5.0×10⁶孢子/mL,每株棉花幼苗按接种5 mL菌液计算,处理30 min,分别在第5、8、11和14天调查病情指数。【结果】明确了适合于大丽轮枝菌致病力快速鉴定的接种孢子浓度为＞5.0×10⁵孢子/mL;建立了大丽轮枝菌培养方法,单孢纯化培养5 d,培养瓶中扩大培养9 d,确定了快速定量制备孢子悬浮液的洗脱体积为25 mL,测试的20个突变体的洗脱孢子浓度范围在（2.55±0.58）×10⁶-（1.72±0.25）×10⁷孢子/mL;优化了单孢分离、扩大培养、孢子悬浮液制备、接种、继续培养和结果统计等环节,建立了大丽轮枝菌致病性快速鉴定流程,进一步统筹设计构建了大丽轮枝菌致病性相关突变体快速筛选体系;测试表明该体系1人1个循环共7个流程可完成1 344个突变体筛选,周期54 d,工作量为21人日;采用定量菌液蘸根法重复验证结果,突变体致病力同样显著下降,与快速筛选体系的鉴定结果一致,表明该体系适用于大丽轮枝菌致病性相关突变体的快速筛选。【结论】通过棉花幼苗种植、突变体单孢分离、扩繁培养、孢子悬浮液制备、接种、结果统计等环节的优化和标准化,构建了适合于大丽轮枝菌致病性相关突变体的快速筛选体系,为后续致病相关基因的分离提供了技术支撑。     

绿色荧光蛋白基因标记棉花黄萎病菌

以携带有潮霉素抗性筛选标记的pCTHyg载体为骨架,构建了含有增强型绿色荧光蛋白基因sGFP的载体pCH-sGFP,并通过农杆菌介导的遗传转化法导入引起棉花黄萎病的高致病力大丽轮枝菌Vd991,获得了sGFP整合到大丽轮枝菌基因组的转化株。通过转化子荧光信号、生长表型和致病力筛选鉴定,获得了1株与Vd991生长和致病力无显著差异且荧光信号强烈的转化株Vd gfp77。侵染棉花根部试验表明,Vd-gfp77侵染棉花后快速扩展繁殖,子代仍然能发出强烈的荧光信号。本试验绿色荧光蛋白标记大丽轮枝菌的成功构建,为后续大丽轮枝菌侵染棉花过程的组织学和致病机理研究提供了良好的研究材料。     

大丽轮枝菌分泌蛋白提取方法比较

【目的】采用超滤法（UF）、三氯乙酸沉淀法（TCA）、离子交换富集法（IEX）分别从大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）高致病性菌株VdG1培养上清液中提取分泌蛋白,对提取样品进行质谱鉴定。寻找适合大丽轮枝菌分泌蛋白的提取方法,为大丽轮枝菌分泌蛋白组深入研究奠定基础。挖掘大丽轮枝菌分泌蛋白中潜在的致病相关蛋白,为其深入功能验证及致病机理研究提供平台。【方法】3种方法提取大丽轮枝菌VdG1分泌蛋白,shot-gun方法进行质谱鉴定。利用生物信息学软件WoLFPSORT、SignalP、TMHMM、PHOBIUS对其中经典分泌蛋白进行预测。通过CAZy和PHI数据库进行经典分泌蛋白中碳水化合物水解酶（CAZy）和病原菌寄主互作因子（PHI）注释,BLASTp软件进行RxLx、LysM、Cys Pattern等模体蛋白比对分析。提取的蛋白样品接种感病棉种（军棉1号）进行样品生物学活性及致病性检测。【结果】TCA法、IEX法和UF法制备大丽轮枝菌分泌蛋白,其提取效率分别为1.18、0.96和0.56 mg?L-1。SDS-PAGE电泳检测显示UF法提取的蛋白样品条带少而模糊。而TCA法和IEX法提取的蛋白样品条带较多,样品的纯度也较高;经生物信息学软件预测分析,提取的蛋白样品中含有经典分泌蛋白分别为124、112和75个;质谱鉴定的分泌蛋白中含有潜在致病因子分别为98、85和57个;另外,IEX法制备大丽轮枝菌分泌蛋白效果较好,具有小分子偏好性,且能够保持样品的生物学活性,该蛋白样品接种棉花叶片能够引起萎蔫、坏死的症状。【结论】3种方法提取大丽轮枝菌分泌蛋白,UF法提取效率最低,纯度最差,蛋白数量最少,蛋白样品中含有潜在的毒素蛋白数量也最少,而且对于大体积处理相当耗时。TCA法和IEX法都适合大丽轮枝菌分泌蛋白的制备,但是TCA法制备过程中不能保持样品的生物学活性,后续适合于2-D电泳检测等试验。IEX法首次应用于病原菌分泌蛋白的制备,操作简单、方便,全部过程均由仪器系统完成。制备的大丽轮枝菌分泌蛋白具有生物学活性,能够引起棉花叶片的萎蔫、坏死病症。另外,数据库及软件比对分析发现大丽轮枝菌分泌蛋白组中含有CAZy酶类61个、PHI相关蛋白38个、RxLx模体蛋白13个、LysM模体蛋白1个、Cys Pattern的模体蛋白15个、VdNEP蛋白家族2个。该结果将为致病相关蛋白的筛选和深入功能验证提供重要依据。