玉米新月弯孢叶斑病研究进展

 玉米弯孢叶斑病是一种世界性玉米病害,也是中国玉米产区的主要病害之一。20多年来,国内外在该病害发生规律、致病性分化与诱导抗性机理、生物防治技术等方面开展了深入研究。本文主要就该病害优势致病菌新月弯孢菌 [Curvularia lunata (Wakker)Boedijn]的生物学特性、致病因子与生理分化机理、毒素结构鉴定、毒素合成与调控、诱导抗病性分子机理等方面的研究进展进行综述,以期对玉米弯孢叶斑病防控技术的创新提供参考。     

玉米弯孢叶斑病菌致病相关黑色素和毒素合成基因协同表达研究初探

玉米弯孢叶斑病菌(Cochliobolus lunatus)次生代谢产生的黑色素和毒素是重要的致病因子。为明确DHN黑色素合成基因Brn1与毒素合成相关基因Clt-1之间的表达关系,以弯孢菌产黑色素及产毒素缺陷突变株为材料,采用Semi-Quantitative RT-PCR分析发现Brn1和Clt-1在黑色素合成基因Brn1沉默突变株T5和产毒素缺陷型突变株T806中的表达均同步受到抑制,初步证明Brn1与Clt-1在弯孢菌中的表达调控存在一定的关联性。紫外-可见光谱分析表明,Clt-1基因敲除突变株△Clt-1和△Clt-2黑色素的吸光值大于T5,低于野生菌株CX-3,与发酵液颜色变化一致。红外光谱分析表明,CX-3、△Clt-1、△Clt-2和T5 4种菌株分泌的胞外黑色素之间有一定的差异。其中,T5在2854cm-1处几乎没有吸收峰,即缺失了C-H基团;在1745.01cm-1、1550.84cm-1、1379.68cm-1处都没有特征吸收峰,即没有C=C的伸缩振动峰。T5缺失了DOPA黑色素特性,说明Brn1基因可能与上述2个基团的合成存在某些联系。该研究对Brn1与Clt-1协同表达关系进行了初步探索,为在系统生物学水平上揭示玉米弯孢叶斑病菌致病机理奠定了基础。     

玉米纹枯病菌UP-PCR体系的建立及遗传多样性的分析

对UP-PCR(Universally Primed PCR)反应中的一些重要参数进行了优化,建立适合于玉米纹枯病菌的UP-PCR反应体系。对分离自辽宁、吉林、黑龙江等玉米主产区的22个菌株和16个标准菌株进行遗传多态性分析,筛选出7个扩增多态性好且稳定的通用引物,共扩增出105条带,其中多态性条带102条,占总条带数的97.1%。当相似系数为0.685时,可将38株镰孢菌菌株划分为10个类群,其中所有AG1-IA菌株聚为一个类群。聚类分析结果表明,供试菌株的遗传多样性与其所属融合群有着明显的相关性,而与其地理来源之间无明显的相关性。     

玉米弯孢叶斑病菌全基因组分泌蛋白的预测与分析

为深入了解玉米弯孢叶斑病菌致病的分子机制,采用信号肽分析软件Signal P 4.1与PSORTb 3.0.2、跨膜螺旋结构分析软件TMHMM 2.0与THUMBUP、GPI锚定位点分析软件big-PI Predictor和亚细胞器蛋白定位分析软件Target P 1.1这6款软件综合预测该菌全基因组中10 372条蛋白序列,并对筛选出的分泌蛋白信号肽基本特征进行分析。结果表明,在玉米弯孢叶斑病菌全基因组编码蛋白中共发现804个具有典型信号肽的分泌蛋白,占全基因组蛋白总数的7.8%;编码这些蛋白的开放阅读框最小为219 bp,最大为7 113 bp,平均为1 252 bp;引导它们的信号肽长度分布在13~37 aa之间,平均为19 aa。信号肽中出现频率最高的氨基酸依次为丙氨酸、亮氨酸和丝氨酸。信号肽切割位点与根癌土壤杆菌、粗糙脉孢霉和马铃薯晚疫病菌一样,同属于A-X-A型。70个具有功能描述的分泌蛋白主要是和细胞代谢与转运、信号转导有关的酶类;还有一些降解细胞壁组分及与致病相关的酶类,可能与玉米弯孢叶斑病菌的毒性有关。     

玉米顶腐镰孢菌rDNA-ITS和EF-1a基因序列及UP-PCR遗传多样性分析

对采自辽宁省部分地区的45份玉米顶腐病病株进行分离培养,共获得89株镰孢菌,采用传统形态学分类和现代分子生物学方法,共鉴定出4个种,分别为:亚粘团镰孢菌(Fusarium subglutinans)、轮枝镰孢菌(F.verticillioides)、层生镰孢菌(F.proliferatum)和尖孢镰孢菌(F.oxysporum).经EF-1a基因序列建立系统发育树,将顶腐镰孢菌分为4个组.用5条通用引物经UP-PCR扩增后,扩增出57条谱带,其中多态性条带53条,占总条带数的93.0%.遗传多样性分析表明,当相似系数0.626时,可将24个菌株划分为4个组,EF-1a基因序列与UP-PCR和ITS序列相比.更能体现镰孢菌种间和种内的亲缘关系及遗传差异性.     

玉米大斑病菌UP-PCR体系的建立和遗传多样性分析

对通用引物PCR(UP-PCR)扩增反应中的dNTP、引物、MgCl2、DNA聚合酶和模板浓度以及退火温度(Tm)、PCR反应循环数等重要参数进行摸索和优化,建立适合玉米大斑病菌(Exserohilum turcicum)的UP-PCR反应体系,并筛选出7条多态性较好且稳定的引物。对来自辽宁、吉林、黑龙江玉米主产区的24株病菌进行UP-PCR分析,共扩增出75条谱带,大小介于250～2 000 bp,多态性比率为72.0%,说明UP-PCR标记在玉米大斑病菌中存在较高的多态性。聚类分析显示,在阈值为0.796处菌株被分为8个类群。东北地区玉米大斑病菌群体存在明显的种内遗传分化现象,菌株的遗传多样性和地理来源无明显的相关性,和生理小种组成有一定的相关性,但并不是遗传谱系就等于生理小种的简单对应关系。UP-PCR技术可以充分展现玉米大斑病菌菌株间的亲缘关系及差异性,可为有效地开展玉米大斑病菌的遗传进化及探讨其致病性的生理分化提供一种新的方法。     

玉米小斑病发生前期化学防治初步研究

玉米小斑病是我国玉米产区的重要病害之一,多发生于我国温暖潮湿的产区,一般造成减产15％～20％,减产严重时甚至无收.为了在生育前期对生育后期发生的小斑病进行有效防治,本文通过平板抑菌、温室和田间接种试验筛选11种化学杀菌剂或木霉菌生防制剂.结果表明:H04木霉菌制剂、甲基托布津、烯酰吗啉-锰锌3种药剂对玉米小斑病菌有较强的抑制作用,抑制率均达到80％以上,在温室和田间对玉米小斑病有较好的防治效果.     

东北地区2009年玉米大斑病菌生理小种鉴定与动态分析

利用含Htl、Ht2、Ht3和HtN抗性基因的玉米自交系作为鉴别寄主,对2009年采自于辽宁、吉林、黑龙江省28个地区的113株玉米大斑病菌(Exserohilum turcicum)进行生理小种鉴定和种群动态分析。共鉴定出0、1、2、3、N、12、13、1N、2N、123、12N和123N号12个生理小种,有能克服单抗性基因的小种,也有能同时克服4个抗性基因的强致病性小种,生理小种组成趋于多元化。其中,0号和1号小种为优势小种,分别占供试菌株的47.8%和19.5%。所鉴定的113个菌株对抗性基因Ht1、Ht2、Ht3和HtN的毒性频率分别为37.2%、21.2%、4.4%和15.9%。研究结果表明,东北地区玉米大斑病菌生理分化明显,生理小种的分布与种间的变异频率趋于复杂化。玉米大斑病菌0号和1号小种以外其他生理小种出现频率升高和品种抗性的丧失是玉米大斑病发生的重要因素。     

玉米新月弯孢叶斑病研究进展

 玉米弯孢叶斑病是一种世界性玉米病害,也是中国玉米产区的主要病害之一。20多年来,国内外在该病害发生规律、致病性分化与诱导抗性机理、生物防治技术等方面开展了深入研究。本文主要就该病害优势致病菌新月弯孢菌 [Curvularia lunata (Wakker)Boedijn]的生物学特性、致病因子与生理分化机理、毒素结构鉴定、毒素合成与调控、诱导抗病性分子机理等方面的研究进展进行综述,以期对玉米弯孢叶斑病防控技术的创新提供参考。     

辽宁省11个玉米主栽品种对大斑病菌的抗性鉴定

采用带菌玉米粒接种法,完成辽宁省11个玉米主栽品种对12个大斑病菌生理小种的抗性鉴定。结果表明,各品种对不同生理小种的抗病性存在明显差异。抗病性鉴定与品种系谱相关性分析表明,品种对不同生理小种的抗性与品种血缘相关。