油菜黑胫病菌T-DNA插入诱变因素优化及突变体筛选

油菜黑胫病是由Leptosphaeria biglobosa引起的一种真菌病害。这种病害在我国油菜产区广泛发生，并造成一定的经济损失。为通过获取突变体来研究L. biglobosa的生态适应性机制及致病机制，本文优化了影响农杆菌介导转化（ATMT）油菜黑胫病菌L. biglobosa菌株Lb731的因素，评估转化子质量，并筛选相关突变体。结果明确了农杆菌介导转化菌株Lb731的最佳因素：潮霉素B浓度为50 μg/mL，转化受体（分生孢子）培养时间为15 d (20℃)，浓度为2 × 10^7~8孢子/mL，农杆菌-受体共培养温度为25℃，共培养时间为72 h。在最适条件下的转化效率达到80个转化子/百万分生孢子。T-DNA插入基因组的频率为100%，单拷贝插入频率为72.7%，转化子抗潮霉素性状能稳定遗传。从2136个转化子中获得了11个菌丝生长减缓突变体，7个色素产生缺陷突变体和14个分生孢子产生缺陷突变体，并从这些突变体中鉴定出7个致病力丧失突变体。采用hiTAIL-PCR技术，从3个突变体中获得了T-DNA插入位点侧翼序列。上述结果为深入研究L. biglobosa的生态适应性机制及致病机制提供了材料和线索。     

黑胫病菌（Leptosphaeria biglobosa）在油菜叶片和茎中的侵染过程观察

为明确黑胫病菌（Leptosphaeria biglobosa）在甘蓝型油菜叶片和茎中的侵染及扩展过程，利用绿色荧光蛋 白（GFP）标记的黑胫病菌株接菌油菜叶片，利用激光共聚焦显微镜观察菌株在油菜叶片和茎中的侵染过程。结果 表明，接种油菜叶片7 h后，分生孢子萌发并长出芽管；17 h后，芽管侵入气孔；24 h后，分生孢子全部萌发；36 h后萌 发的芽管形成菌丝；120 h后，菌丝在叶片表皮细胞间隙蔓延，并侵入叶肉细胞。13 d后，菌丝侵入茎部皮层组织； 15 d后，菌丝在皮层细胞间隙蔓延，并侵染至茎表皮；21 d后，菌丝侵染至维管组织；23 d后，菌丝侵染至茎韧皮部； 25 d后，茎导管被侵染，并向木质部扩展。本研究发现的L. biglobosa 在油菜叶片和茎中的侵染过程，可为油菜与黑 胫病菌互作的研究、黑胫病致病机理及防治提供参考。     

园艺景观型香蕉树立式切片机设计与试验

提出一种香蕉树干回收利用预处理模式，并以此模式研发了一种香蕉树机械化切片、切散的预处理装置，该装置切片方案是由多把圆盘锯齿刀背刀交错布置于2条动力轴上，2条动力轴放置同一水平面且成一定夹角、相向转动，以此带动切片刀具相向转动切割。先利用CAD软件建立虚拟样机、仿真出几种典型的切片组合方案，再搭建切片物理样机，最后选取动力轴夹角、传送喂料速度、香蕉树干直径和切片刀具动力轴转速为试验因素，探究样机切片功率与各试验因素之间的影响规律。样机切片试验结果表明，该切片机构方案设计可行，影响因素试验结果可用，可为进一步香蕉树回收再利用的机具研发提供参考依据。      

稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8的特性分析

 有性生殖在真菌的生活史和进化过程中具有重要作用,而交配型基因是控制有性生殖的关键因子。前期研究发现稻曲病菌(Villosiclava virens)MAT1-2型菌株中包含MAT1-2-1和MAT1-2-8两个交配型基因,但是它们如何调控稻曲病菌有性生殖依然不清楚。本文研究了它们在不同侵染和生长发育时期的表达模式和编码的蛋白结构特性。研究表明MAT1-2-1在侵染不同阶段一直下调表达;而MAT1-2-8在侵染早期(5 dpi)上调表达,在侵染后期下调表达。与营养菌丝阶段比较,MAT1-2-1和MAT1-2-8在有性发育过程菌核形成、菌核萌发、子座原基形成和子座成熟4个阶段的表达量都是下降的,在菌核形成阶段表达量最低。生物信息学分析显示MAT1-2-1和MAT1-2-8具有磷酸化位点,为非分泌蛋白,无明显的跨膜结构域。蛋白同源比对分析表明MAT1-2-1与香柱菌(Epichloë typhina)的MAT1-2-1同源性最高,而MAT1-2-8与绿僵菌(Metarhizium)的MBR_08192蛋白同源性最高。进一步研究发现MAT1-2-1和MAT1-2-8能够互作,并分别主要定位在细胞核和细胞基质中。通过质谱技术鉴定到MAT1-2-1的一些候选互作蛋白,如假定Ran交换因子Prp20/Pim1(KDB12229.1)、假定rRNA处理蛋白Ebp2(KDB12923.1)及组蛋白H1(KDB12711.1)等。因此,以上结果为研究稻曲病菌交配型基因MAT1-2-1和MAT1-2-8调控有性生殖的生物学功能奠定了基础。     

香蕉miR408b靶基因Chemocyanin的克隆及其在低温胁迫下的表达分析

【目的】研究香蕉中miR408b及其靶基因Chemocyanin在低温胁迫下的表达模式和调控机制。【方法】以三明野生蕉和‘天宝蕉’叶片为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆获得三明野生蕉中的MiChemocyanin基因(MiCHY)和‘天宝蕉’中的MaChemocyanin基因(MaCHY),利用在线网站对MiCHY进行生物信息学分析。【结果】MiCHY基因的cDNA全长为587 bp,开放阅读框381 bp,编码126个氨基酸蛋白,具有Plantacyanin结构域,属于超铜氧化还原蛋白家族。在ORF区的4～24 bp处有一处高度匹配miR408b的结合区(GCTCAGGGAAGGGGCAGTGCG)。RLM-5’RACE分析表明,miR408b主要在靶序列的第7～8个碱基之间剪切靶基因MiCHY的mRNA。序列比对发现,MaCHY基因比MiCHY基因多了82 bp的序列,符合内含子的GT-AG剪切,推测发生了内含子驻留的可变剪接。保守结构域分析表明MaCHY没有Plantacyanin结构域,但也属于铜氧化还原蛋白家族。qRT-PCR结果表明,低温胁迫下,冷敏感的‘天宝蕉’miR408b的表达量上升,MaCHY的表达量降低;在抗寒的三明野生蕉中,miR408b的表达量下降,MiCHY表达量上升,miR408b与MiCHY表达量呈负相关。【结论】miR408b及其靶基因MiCHY可能在香蕉响应低温胁迫中发挥重要作用。     

香蕉条斑病毒ORF Ⅰ基因克隆及编码蛋白和同源物的生物信息学分析

【目的】探明杆状DNA病毒属病毒的ORFⅠ基因功能。【方法】本研究从香蕉条斑病毒云南分离株(BSV-YN)中克隆了BSV ORFⅠ基因,通过核苷酸和氨基酸序列分析和同源关系分析,确定了BSV-YN的分类地位;对其编码蛋白及同源物的理化性质、氨基酸序列组成、亲疏水性、跨膜区域、信号肽、亚细胞定位、磷酸化位点、同源结构域、蛋白二级和三级结构等进行预测和分析。【结果】BSV ORFⅠ基因片段大小为528 bp,编码175个氨基酸,通过核苷酸和氨基酸序列分析和同源关系分析,确定了BSV-YN属于BSGFV种。生物信息学分析表明,BSV-YN ORFⅠ及同源蛋白都是不稳定的、亲水性蛋白,以丝氨酸和苏氨酸磷酸化为主。这些蛋白二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,无信号肽或跨膜区域。亚细胞定位预测表明,BSV-YN ORFⅠ及同源蛋白主要在细胞核分布,推测它们在病毒感染的宿主细胞核中发挥重要作用。【结论】推测BSV-YN ORFⅠ在病毒感染的宿主细胞核中参与病毒复制、转录等相关过程。本研究为进一步开展该蛋白的功能研究提供科学线索。     

稻曲病菌致病机制研究进展

 稻曲病是一种水稻穗部病害,在世界各水稻主产区均有发生,已成为世界性病害,在我国也属于水稻主要病害之一。稻曲病的发生严重影响水稻产量和稻米品质。研究其病原菌致病机制,对找寻防治药物的特异性靶标具有重要作用,可为抗病分子育种提供新的思路,为稻曲病菌防治药剂研发提供新的靶标。本文综述了稻曲病菌侵染过程、致病相关基因功能研究、水稻响应稻曲病菌侵染等方面的研究进展,提出进一步研究的策略。现有研究表明,稻曲病菌能成功侵染水稻孕穗期雄蕊的花丝引起发病。病原菌可通过抑制多个水稻免疫途径实现成功侵染;还可模仿胚珠受精激活水稻灌浆、糖代谢等途径为稻曲球的形成提供营养物质;全基因组测序完成和基因编辑技术在基因敲除中的成功应用,为稻曲病菌功能基因研究提供了很好的基础。稻曲病菌独特的侵染过程和营养利用机制是未来研究的重要方向。     

苹果炭疽叶枯病菌对3种杀菌剂的敏感性分析

【目的】了解我国苹果主产区苹果炭疽叶枯病菌(Colletotrichum gloeosporioides)对苯并咪唑类、甾醇脱甲基抑制剂类和咪唑类杀菌剂敏感性的现状,旨为苹果炭疽叶枯病的科学防治提供参考,以及为苹果炭疽叶枯病菌抗药分子机制研究提供理论依据。【方法】采用区分剂量法和菌丝生长速率法,对采自于我国苹果主产区的117个苹果炭疽叶枯病菌菌株进行甲基硫菌灵、戊唑醇、咪鲜胺的敏感性测定,并对随机抽测的28个菌株的β-微管蛋白基因(β-tubulin)进行序列分析。【结果】117个供试菌株对甲基硫菌灵的抗药性频率为100%,均为高水平抗性菌株(HR)。随机抽测24个菌株的β-tubulin基因,其中23个菌株的β-tubulin蛋白第198位氨基酸从谷氨酸(Glu)突变为丙氨酸(Ala),另外1个菌株ZG4-7的第200位氨基酸从苯丙氨酸(Phe)突变成酪氨酸(Tyr)。苹果炭疽叶枯病菌对戊唑醇的敏感性检测结果表明,戊唑醇对供试菌株的EC_(50)值(ρ,后同)为0~0.843 0 mg·L~(-1),平均EC_(50)值为0.155 5 mg·L~(-1),75.21%的菌株对戊唑醇表现出低水平抗药性,设置质量浓度为5 mg·L~(-1)时,对供试群体的平均抑制率为92.72%。苹果炭疽叶枯病菌供试群体对咪鲜胺的敏感性较强,平均EC_(50)值为0.011 9 mg·L~(-1),设置质量浓度为0.5 mg·L~(-1)时,咪鲜胺对供试群体的平均抑制率为95.02%。【结论】苹果炭疽叶枯病菌对苯并咪唑类杀菌剂甲基硫菌灵表现出高抗性;对DMIs类杀菌剂戊唑醇表现出低水平抗性,但已产生高水平抗性菌株;对咪唑类药剂咪鲜胺敏感性较强。     

白叶枯病菌效应子XopN在拥有OsSWEET11同源基因的水稻品种上发挥毒性作用

【目的】黄单胞菌细胞外泌蛋白质(Xanthomonas outer proteins, Xops)是植物病原黄单胞菌高度保守的毒性效应子或毒性辅助组分,通过细菌Ⅲ型分泌系统分泌到细菌细胞外部,然后转入植物细胞而发挥病理作用。水稻黄单胞菌水稻致病变种即水稻白叶枯病菌的标准菌株PXO99^A分泌的XopN是一种毒性效应子,通过影响寄主免疫反应而使水稻发病。但是,XopN对病菌毒性的影响是否因水稻品种的不同而异,还有待研究。【方法】利用同源双交换技术,先敲除了PXO99^A的XopN基因,获得了∆XopN突变体,又经过遗传互补,得到了回补菌株∆XopN/XopN。通过营养肉汤液体培养,测定了XopN对病菌繁殖能力的影响;根据文献选用14个水稻品种,通过接种实验,测定了PXO99^A对这些品种的毒性与XopN敲除或回补的影响;在XopN发挥毒性作用的水稻品种上,测定了隐性抗病基因OsSWEET11/xa13与显性感病基因OsSWEET11/Xa13受病菌侵染而表达的情况,分析了XopN敲除或回补的影响。【结果】在营养肉汤液体培养过程中,病菌突变体菌株∆XopN的繁殖速度明显低于野生型PXO99^A。PXO99^A、∆XopN和∆XopN/XopN接种水稻后,根据其在水稻叶片组织内的繁殖量及随后产生的白叶枯病症状的严重程度,将供试的14个水稻品种分为两种情况。一是感病程度与病菌XopN是否敲除或回补无关,这有10个水稻品种（IRBB1、IRBB3、IRBB8、IRBB10、IRBB14、IR24、IRBB203、IRBB204、IRBB205和IRBB211）,PXO99^A、∆XopN和∆XopN/XopN对它们的毒性无明显差别。二是XopN对病菌毒性发挥作用的水稻品种,包括高度感病的3个品种（IRBB208、Asominori和日本晴）和低感品种IRBB13。与PXO99^A或∆XopN/XopN相比,∆XopN对这4个水稻品种的毒性大为降低。在IRBB13上,病菌侵染对隐性抗病基因OsSWEET11/xa13在叶片内的表达发生抑制作用,这一效应与XopN的毒性功能相关。相反,日本晴显性感病基因OsSWEET11/Xa13却受病菌侵染的诱导,在叶片内的表达水平大幅度提高。IRBB208和Asominori携带OsSWEET11/Xa13同源基因,该同源基因在叶片内的表达水平也因病菌侵染而大幅提高。在这4个水稻品种上,PXO99^A和∆XopN/XopN能够诱导OsSWEET11/Xa13或其同源基因表达,但∆XopN无此作用。另外,XopN对病菌在非寄主植物烟草上诱发过敏反应有量变贡献,相比PXO99^A或∆XopN/XopN,∆XopN引起过敏反应的程度有所降低。【结论】XopN是一个有限广谱性效应子,在拥有OsSWEET11同源基因的水稻品种上发挥毒性作用。XopN也是病菌繁殖所需要的,对病菌在非寄主植物上诱导过敏反应有一定贡献。     

河北省玉米小斑病菌优势生理小种鉴定及ITS序列分析

2007~2016年在河北各地采集玉米小斑病标样,对分离出的356株玉米小斑病菌菌株进行生理小种鉴定。结果表明,在鉴定的年度范围内,玉米小斑病菌T小种、C小种、S生理型、O小种的分离频率在年度间存有差异,O小种的平均分离频率94.94%,是河北省玉米小斑病菌的优势小种;O小种对主栽品种郑单958和自交系C103的致病力呈下降趋势,在C103上致病力下降幅度小于郑单958。对河北省石家庄、保定、衡水、沧州邯郸、邢台采集的45株菌株进行ITS序列分析构建UPGMA进化树,分析表明,河北省内玉米小斑病菌株的遗传进化与地域有一定关系,差异不明显。