AMF+PGPR组合提高黄瓜抗枯萎病的作用机制

对黄瓜(Cucumis sativus)品种香翠16接种尖孢镰刀菌黄瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.cucumerinum,Foc)、丛枝菌根真菌(AMF)Funneliformis mosseae(Fm)+Foc、丛枝菌根真菌Glomus versiforme(Gv)+Foc、根围促生细菌(PGPR)PS2-6+Foc、PS3-2+Foc、Fm+PS3-2+Foc以及Gv+PS2-6+Foc,以不接种处理作为对照。结果表明,接种Foc条件下,Fm+PS3-2和Gv+PS2-6组合处理的抗病效果显著优于单接种AMF或PGPR处理;镜检观测到靠近AMF菌丝的Foc菌丝纤细,生长不良。AMF菌丝能缠绕Foc菌丝,并阻挡其侵入根系;AMF侵染率与其防效均呈正相关(P0.05);Fm+PS3-2+Foc和Gv+PS2-6+Foc处理的根系活力是单接种Foc的4.6倍;与不接种对照相比,Fm+PS3-2+Foc和Gv+PS2-6+Foc处理的黄瓜叶片中吲哚乙酸(IAA)含量分别提高了205%和166%,赤霉素(GA3)提高了33%和22%,玉米素核甘(ZR)提高了100%和80%,JA平均提高了65%,ABA降低23%和17%;而与单接种Foc处理相比,IAA提高了667%和568%,GA3提高了223%和196%,ZR提高了254%和219%,茉莉酸(JA)含量平均提高了215%,而脱落酸(ABA)含量只有单接种Foc处理的53%;Fm+PS3-2+Foc和Gv+PS2-6+Foc处理显著提高了黄瓜叶内苯丙氨酸解氨酶(PAL)防御酶活性和PAL基因表达量。综上推断AMF+PGPR组合是通过拮抗病原物、促进合成抗病信号物质、上调防御基因表达、提高防御酶活性和降低植株体内有毒物质等机制降低病害和改善植物抗病性。     

球囊霉属真菌与芽孢杆菌M3-4协同作用降低马铃薯青枯病的发生及其机制初探

 丛枝菌根真菌(AMF)和根围促生细菌(PGPR)能在一定程度上拮抗土传病原物、提高植物抗病性而降低病害。本研究旨在(1)确定不同AMF与PGPR组合中,菌间相互作用的关系;(2)评价不同AMF与PGPR组合促进马铃薯生长、降低青枯病(Ralstonia solanacearum)危害的效果;(3)初步探索最佳AMF与PGPR组合降低马铃薯青枯病的作用机制。结果表明,与单接种AMF或PGPR相比,一些AMF与PGPR组合能够促进AMF的侵染和PGPR在马铃薯根围的定殖; AMF与PGPR组合能显著促进马铃薯的生长(如株高、茎粗、地上鲜重、地上干重、薯块重),其中以AMF摩西球囊霉(Glomus mosseae, Gm)与PGPR芽孢杆菌(Bacillus sp.)M3-4菌株组合以及地表球囊霉(G. versiforme, Gv)与 M3-4菌株组合促生效果最好。另外,接种AMF和PGPR的组合不同程度降低了马铃薯青枯病的危害,其中也以Gm与M3-4和Gv与M3-4的组合防治效果最佳,防治效果分别为65.2%和69.5%。并且,后者处理的叶片中超氧化物歧化酶、苯丙氨酸解氨酶和过氧化氢酶活性显著高于其他处理,丙二醛含量则显著低于其他处理。实验结果表明,Gm与M3-4以及Gv与M3-4的AMF和PGPR组合能够协同作用大幅促进马铃薯的生长、诱导其防御反应而降低马铃薯青枯病危害。     

水稻转录因子基因OsPHR3在磷素利用过程中的作用

磷是植物体生长发育所必需的大量营养元素之一,广泛参与植物体多种生命活动。土壤中磷的有效性很低,是农业生产中限制作物产量的重要因素。OsPHR3(LOC_Os02g04640)属于MYB-CC家族,与水稻中磷信号途径中心调控因子OsPHR2是同源基因,且具有部分功能重叠。本研究利用转基因技术获得OsPHR3基因的突变体和超表达材料,通过水培实验、~(32)Pi同位素实验以及桶培实验来研究该基因在吸收利用磷素过程中的作用。水培实验表明,与野生型相比,突变体磷含量无明显差异,基因超表达能够提高水稻体内磷含量。~(32)Pi同位素实验显示,与野生型相比,缺磷时突变体吸收速率降低,而该基因超表达能够促进磷素的吸收与转运。桶培实验表明,该基因超表达能够增加水稻有效分蘖数,提高种子中磷含量,该基因缺失使得穗长变短。OsPHR3基因可能调控促进磷的吸收与向地上部转运。该研究将为以后分子育种提供依据。     

地被菊品种对镰孢菌侵染的响应差异及抗性综合评定

 地被菊枯萎病由镰孢菌引起,是一种土传性病害,严重威胁地被菊生产。本试验用2个强致病力镰孢菌菌株,即尖孢镰孢菌(Fusarium oxysporum)、茄镰孢菌(F. solani)接种5个地被菊品种的幼苗,测定了病菌侵染下不同品种的形态、生理和生化响应的差异,以建立抗病品种筛选的生理和生化指标。地被菊品种间抗性水平可根据病情指数划分;受病菌侵染后,叶片叶绿素含量下降,抗病品种‘俏粉阁'叶绿素含量相对较高;丙二醛含量增加,抗病品种‘乳荷'和‘俏粉阁'的丙二醛含量显著低于感病品种‘玲珑';在病菌侵染早期,脯氨酸含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性在抗病品种受到迅速诱导增加,随后下降。运用隶属函数对其抗病能力进行综合评定,地被菊品种对尖孢镰孢菌(F. oxysporum)抗病性从强到弱依次为:‘俏粉阁'＞‘乳荷'＞‘火焰'＞‘鲜红'＞‘玲珑',地被菊品种对茄镰孢菌(F. solani)抗病性从强到弱依次为:‘俏粉阁'＞‘乳荷'＞‘鲜红'＞‘火焰'＞‘玲珑',为地被菊生产和开展菊花抗病机理研究提供了依据。     

普通小麦─大赖草6N二体异附加系的选育与鉴定

根据花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况及染色体Ｃ－分带，在中国春－大赖草杂种回交后代中选育出１个稳定的二体异附加系９２Ｇ４６０。通过分析亲本及９２Ｇ４６０的苗期叶片ＧＯＴ同工酶酶谱表型，推测９２Ｇ４６０中临时编为第１１号的大赖草染色体来自Ｎ染色体组，该染色体携有属于第６部分同源群的同工酶结构基因Ｇｏｔ－Ｎ２，故可以将大赖草中临时编为第１１号的染色体命名为６Ｎ。     

水稻转录因子基因OsSHR2的表达特征及其在营养生长中的调控作用

【目的】水稻OsSHR2(LOC_Os03g31880)基因为拟南芥AtSHR的同源基因,与OsSHR1、OsSCR1和OsSCR2 同属于水稻GRAS转录因子家族。已有研究报道,转录因子基因SHR和SCR共同调控植物根系、叶片的发育,并参与各项生命活动。本研究旨在阐明OsSHR2在水稻中的时空表达特征及其在营养生长中的调控作用。【方法】通过生物信息学分析、表达模式分析、萌发动力学分析和水培实验验证该基因的功能。【结果】生物信息学分析发现OsSHR2、OsSHR1、OsSCR1和OsSCR2与拟南芥和其他物种的SHR亚家族和SCR亚家族成员具有很高的序列一致性;表达模式和pOsSHR2::GUS材料染色分析发现,OsSHR2在整个生长发育过程中的根系、叶片、维管组织和生殖器官中表达强烈,并集中在根尖的中柱、侧根原基和叶片及茎维管组织的中心表达,在野生型的地上部和根系中,OsSHR2受缺磷影响下调表达;对获得的OsSHR2的CRISPR-Cas9突变体osshr2进行种子萌发实验和水培实验,发现与野生型相比,osshr2的萌发时间延后,萌发率降低,在正常供磷和缺磷处理下,osshr2的地上部和根系长度显著小于野生型。【结论】OsSHR2在地上部和根系的发育、维管组织形成以及营养与生殖生长中具有重要作用,这为今后OsSHR2在分子育种等领域的应用奠定理论基础。     

抗黄瓜枯萎病丛枝菌根真菌与根围促生细菌组合菌剂的筛选

 丛枝菌根真菌(AMF)和植物根围促生细菌(PGPR)同时接种具有促生防病的作用。本试验旨在评价AMF与PGPR组合菌剂防治黄瓜枯萎病(Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum )的效果,以获得高效生防菌剂。于温室盆栽条件下将AMF Funneliformis mosseae(Fm)、Glomus intraradices(Gi)和 Glomus versiforme(Gv)与PGPR菌株(PR2-1、PS1-3、PS1-5、PS2-6和PS3-2)不同组合菌剂处理黄瓜(Cucumis sativus, 品种:香翠16号),测定各处理对黄瓜植株生长量、枯萎病防治效果和黄瓜产量的影响。供试AMF+PGPR各组合菌剂处理能不同程度的增加黄瓜根系AMF侵染率和根围细菌的定殖数量、促进黄瓜生长发育和降低枯萎病危害程度。其中,以Fm+PS3-2和 Gv+PS2-6组合菌剂促生和增产效果最好, 以Fm+PS1-5、Fm+PS3-2和Gv+PS2-6组合菌剂防治枯萎病效果最好。综合评价筛选获得高效组合为Fm+PS3-2和Gv+PS2-6。这两个处理可使黄瓜枯萎病病情指数分别下降50.0%和58.4%,防效达到54.5%和63.7%,具有一定的田间应用潜力。     

水稻幼穗与Ustilaginoidea virens互作早期的转录组分析

 由子囊菌门真菌稻绿核菌Ustilaginoidea virens引起的稻曲病是世界范围内水稻生产上的重要病害之一。但是,对水稻抗稻曲病的抗性机制仍不清楚。为初步探明水稻与稻曲病菌之间互作早期的分子调控机制,本研究采用比较转录组测序技术对稻曲病菌接种抗病品种‘IR28’和感病品种‘两优培九’(LYP9)6 h的测序数据进行了分析,试图初步阐明水稻抗病分子机制。分析发现,在抗病和感病品种中均差异表达基因有1 005个共表达,在这些基因中,抗病品种中表达上调基因(697个)多于感病品种中表达上调的基因(626个),下调的基因(308个)少于感病品种中下调表达的基因(379个);随后通过GO富集和KEGG代谢途径分析,发现苯丙烷类代谢途径和双萜植保素合成途径相关的基因、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、糖基水解酶和过氧化物酶等基因在抗病品种中被显著诱导上调表达,而在感病品种中基因表达低于抗病品种或下调表达,推测这些基因很可能在水稻与稻曲病菌识别早期发挥重要的抗病作用。该研究结果可为水稻抗稻曲病基因克隆及抗稻曲病分子育种提供理论基础。     

将大赖草种质转移给普通小麦的研究：V.三个普通小麦—大赖草…

利用形态特征的观察，根尖细胞有丝分裂中期染色体计数，花粉母细胞减数分裂中期Ｉ（ＰＭＣＭ１）染色体构型分析以及Ｃ－分带，从普通小麦与大赖草（ＬｅｙｍｕｓｒａｃｅｍｏｓｕｓＬａｍ）杂种回交后代中选育出３个二体异附加系，９５Ｇ０４，９５Ｇ１６和９５Ｇ２３，其ＰＭＣＭ１染色体配对构型分别为０．１６Ｉ＋２０．２５（Ⅱ）＋１．６７Ⅱ０．３５Ｉ＋１８．９５（Ⅱ）＋２．８７Ⅱ和０．１９Ｉ＋２０．０７（Ⅱ）＋１．８     

拮抗尖孢镰刀菌的PGPR筛选与抑菌机制的初步研究

自黄瓜根围分离的促生细菌(plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR)中筛选获得拮抗尖孢镰刀菌黄瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.cucumerinum,Foc)作用的5株PGPR PR2-1、PS1-3、PS1-5、PS2-6和PS3-2。根据16S r DNA基因序列分析和生理生化特性分析,鉴定该5株分别为Burkholderia cepacia、Bacillus subtilis、Ba.velezensis、Pseudomonas fluorescens和Ba.velezensis。该5株PGPR具有很强的解蛋白活性,溶解率分别为45%、51%、50%、83%和77%;PR2-1、PS1-5和PS3-2具有嗜铁素活性,其溶解率分别为56%、63%和73%。对峙培养中5株PGPR对Foc的抑制率分别为48%、49%、51%、66%和56%,其发酵液的抑菌率分别为47%、52%、50%、67%和54%;FOC菌丝生长受到抑制,发生畸形、溶解、色素积累和内含物凝聚等,并观测到色素沉积量大、颜色深的菌丝易断裂,这是国内外新发现的PGPR抑菌现象。PGPR各菌株1×108cfu/m L发酵液对Foc分生孢子萌发抑制率均高于92%,并且其抑菌能力遗传性较为稳定。PS2-6对F.graminearum,PS3-2对F.acuminatum、F.proliferatum和Verticillium dahliae,PS1-5对Alternaria alternata和Botrytis cinerea的抑制作用最大。PR2-1除了具有很强的抑制真菌作用外,对马铃薯和生姜青枯病病原细菌(Ralstonia solanacearum)也具有显著抑制效果,分别为73%和91%,表明该菌株对病原真菌和细菌具有双抗作用,属首次报道。