抗苯磺隆猪殃殃乙酰乳酸合成酶的突变研究

[目的]近几年,中国大部分冬小麦田猪殃殃(Galium agarine L.)用苯磺隆已无法有效控制.为明确猪殃殃对苯磺隆产生抗药性的分子机制,本试验从分子水平上开展研究,以初步明确乙酰乳酸合成酶(ALS)氨基酸序列的突变位点.[方法]通过对敏感和抗药性猪殃殃生物型ALS基因片段进行扩增、克隆和测序,比对2种生物型的ALS序列.[结果]与敏感生物型猪殃殃的ALS相比,抗药性猪殃殃生物型ALS有3个位点发生突变,其中位于高度保守区Domain B的第574位色氨酸被甘氨酸所取代.[结论]该位点的突变可能是猪殃殃对苯磺隆产生抗药性的主要原因.     

抗苄嘧磺隆雨久花ALS基因突变研究

 【目的】近年来,中国东北水稻田抗药性雨久花发生严重,部分地区用苄嘧磺隆已无法有效控制该杂草的危害。为明确该杂草抗药性发生的根本原因,本试验从分子水平上研究了稻田杂草雨久花（Monochoria korsakowii）对苄嘧磺隆的抗药性机理,以确定导致抗药性产生的乙酰乳酸合成酶（ALS）氨基酸突变位点。【方法】利用PCR技术,通过对抗药性雨久花生物型和敏感性雨久花生物型ALS片段进行扩增和基因克隆,最后对DNA序列进行测序比对。【结果】与敏感性的雨久花ALS相比,抗药性雨久花生物型的ALS共有3处发生突变,即第197位脯氨酸突变为组氨酸,第200位蛋氨酸突变为缬氨酸,第388位精氨酸突变为组氨酸,其中第197位突变与诸多文献报道相符。【结论】抗药性雨久花ALS第197位的突变可能是雨久花对苄嘧磺隆产生抗药性的主要原因。其它2个氨基酸突变是否也导致杂草对苄嘧磺隆产生抗药性未见相关报道,有待进一步研究。     

日本看麦娘对精噁唑禾草灵和甲基二磺隆的抗性机制

为明确抗性日本看麦娘种群对精噁唑禾草灵和甲基二磺隆的抗性机制,研究了乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACCase)和乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase,ALS)基因在抗性和敏感日本看麦娘种群内的差异,以及谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferases,GSTs)的活性差异,同时测定了抗性种群AFT对不同的ACCase和ALS抑制剂类除草剂的交互抗性。结果显示:与敏感种群AH-7相比,抗性种群AFT的ACCase基因CT区的2027位氨基酸和ALS基因的574位氨基酸发生突变;AFT种群的GSTs活性经过精噁唑禾草灵和甲基二磺隆处理后明显增强,且显著强于敏感种群AH-7;抗性种群AFT对炔草酯、烯草酮、氟唑磺隆的抗性倍数分别为27.90、34.43、10.30,表现出高水平的抗性,对唑啉草酯、甲咪唑烟酸、双草醚的抗性倍数分别为5.49、6.42、5.01,表现出中等水平的抗性。经除草剂诱导后,植株体内基于GSTs代谢酶介导的代谢反应水平升高,加快植株对除草剂的代谢解毒反应;抗性种群AFT的ACCase基因和ALS基因中发生的氨基酸突变和GSTs活性的增强可能是其产生抗药性的重要原因。     

山东省小麦田播娘蒿对双氟磺草胺抗性水平及靶标抗性机理

【背景】播娘蒿（Descurainia sophia）是一种冬小麦田分布广泛且危害严重的阔叶杂草,双氟磺草胺则是目前冬小麦田防除阔叶杂草应用面积最大的一种ALS抑制剂类除草剂。双氟磺草胺经多年应用后,对部分区域冬小麦田播娘蒿防治效果下降,可能与当地播娘蒿对双氟磺草胺产生抗药性有关。【目的】明确山东省冬小麦田播娘蒿对双氟磺草胺的抗性水平和抗性机理,为制定小麦田播娘蒿等阔叶杂草精准区域防控提供理论依据。【方法】以播娘蒿为研究对象,在温室内采用整株生物测定法测定40个播娘蒿种群对双氟磺草胺和对比药剂苯磺隆、2甲4氯共3种除草剂的抗性水平,同时根据播娘蒿ALS基因序列,设计引物,提取对双氟磺草胺高抗的播娘蒿单株基因组DNA,测序获得序列与敏感型基因进行比对,查找突变位点,明确靶标抗性机理。【结果】抗性水平测定结果表明,40个播娘蒿种群中有32个对双氟磺草胺敏感,占80.00%,低抗、中抗和高抗种群分别有3、3和2个,JN-1、JNI-2、LY-2为低抗种群,LC-3、LY-4、YT-1为中抗种群,相对抗性指数（RI）分别为49.00、26.44、21.09,BZ-1和DZ-3属于高抗种群,RI分别为52.00和194.00。对BZ-1和DZ-3进行的ALS基因检测结果表明,BZ-1种群ALS基因第197位氨基酸发生CCT（Pro）到TCT（Ser）或CTT（Leu）突变,DZ-3种群ALS基因第574位氨基酸发生TGG（Trp)到TTG（Leu）突变。另外,40个种群中对对比药剂苯磺隆产生抗性的种群有19个,占总样点数的47.50%,低抗种群有11个,中抗种群有6个,RI分别为38.05、13.55、11.54、10.45、11.50、11.02,高抗种群为DZ-3和LY-4,RI分别为244.75和68.50;40个播娘蒿种群对另一种对比药剂2甲4氯没有产生抗药性。【结论】山东省小麦田采集的40个播娘蒿种群中已有20.00%的种群对双氟磺草胺产生抗性,且高抗双氟磺草胺的播娘蒿种群发生不同位置氨基酸取代。播娘蒿对苯磺隆的抗性仍很严重,但对激素类除草剂2甲4氯未产生抗药性。针对播娘蒿发生区域,不能单一使用双氟磺草胺,应推广多种作用机理的除草剂交替、混和使用,从而延缓和控制杂草产生抗药性,同时扩大杀草谱、降低除草剂使用量。     

Investigating the mechanisms of glyphosate resistance in goosegrass(Eleusine indica) population from South China

Glyphosate has been used worldwide for nearly 40 years,and 30 types of resistant weeds have been reported.Glyphosate is mass-produced and widely used in China,but few studies and reports on glyphosate-resistant weeds and resistance mechanisms exist.Previous studies found a goosegrass species with high glyphosate resistance from orchards in South China and its glyphosate resistant mechanism was described in this study.The cDNAof 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase(EPSPS,EC 2.5.1.19),the target enzyme of glyphosate,was cloned from the glyphosate-resistant and-susceptible goosegrass,respectively,and referred as EPSPS-R and EPSPS-S.The Pro106 residue was known to be involved in the glyphosate resistance in most goosegrass populations.However,sequence analysis did not find the mutation at the Pro106 residue in the R biotype EPSPS amino acid sequence.The residue 133 and 382 was mutated in the R biotype EPSPS amino acid sequence instead,but it did not affect the EPSPS-S and EPSPS-R genes sensitivities to glyphosate.RT-PCR and Western blot analyses suggested that EPSPS mRNA and protein are mainly present in the shoot tissues both in the R and S goosegrass biotypes.The EPSPS-R rapidly responds to the glyphosate in R-biotype goosegrass and the induced expression was detected at 12 h post glyphosate treatment.The mRNA and protein expression of EPSPS-R increased constantly as the increasing concentration of glyphosate.However,the expression of the EPSPS-S was not induced significantly by glyphosate in the S goosegrass biotype.Quantification of real-time PCR results showed that the copy number of the EPSPS in R-biotype goosegrass was 4.7 times higher than that in the S goosegrass biotype.All the results implied that EPSPS gene amplification might mainly caused the glyphosate resistance of a goosegrass population collected from orchards in South China.     

Tribenuron-Methyl Resistant Flixweed （Descurainia sophia）

Flixweed seeds were collected from suspected winter wheat fields and remote hillside in Shaanxi Province, China, their sensitivities to tribenuron-methyl were evaluated in the greenhouse. Results revealed that biotype S was susceptible to tribenuron, and its GRs0 was 0.23 g a.i. ha^-1, whereas biotypes R1, R2, R3, and R4 were resistant to the tribenuron, and their GR50 were 161.99, 79.70, 439.80, and 312.30, respectively. Biotypes R1 and R2 showed moderate resistance with resistant indices （RI） of 615.23 and 302.7, respectively. Whereas biotypes R3 and R4 showed high resistance to the herbicide with RI values as high as 1 670.34 and 1 186.10, respectively.     

抗性稗草1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因的克隆与表达分析

【目的】克隆稗草（Echinochloa crus-galli）乙烯生物合成途径关键酶1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶基因（EcACO）,对其进行表达分析和酶活性测定,以探究稗草抗二氯喹啉酸的机理。【方法】根据转录组测序所得EcACO部分序列设计引物,分别从二氯喹啉酸的抗性和敏感型稗草中克隆EcACO的全长序列,用DNAman以及GeneDOC等软件进行序列分析。用qRT-PCR方法分析抗性和敏感性稗草间的EcACO表达水平差异。最后分别将抗性和敏感性稗草EcACO的开放阅读框（ORF）序列连接至原核表达载体pMAL-c5x中,并转化至大肠杆菌菌株BL21,经终浓度为0.4 mmol·L^-1的IPTG于18℃诱导16 h后,检测EcACO蛋白的表达情况。采用MBP吸附柱分离纯化EcACO蛋白后,通过测定乙烯释放量,测定抗性和敏感稗草EcACO蛋白间的活性差异。【结果】克隆得到抗性稗草和敏感稗草EcACO,其编码区序列长度为936 bp,预测蛋白含311个氨基酸残基,蛋白分子量大小和理论等电点分别为35 kD和5.4。序列比对表明,抗性稗草EcACO氨基酸序列与粟（Setaria italica）、玉米（Zea mays）、高粱（Sorghum bicolor）同源性分别为93%、92%和91%;与敏感性稗草EcACO相比,抗性稗草EcACO的氨基酸序列存在5个突变位点,其中有3个突变位点位于保守功能域上。qPCR分析显示,EcACO在抗性和敏感性稗草中并无明显的表达水平差异。原核蛋白表达和酶活性测定结果表明,敏感型稗草MBP::EcACO融合蛋白单位时间内产生的乙烯释放量是抗性稗草MBP::EcACO融合蛋白的2.15倍,因而该基因可能解释了稗草的抗药性机理。【结论】从抗二氯喹啉酸的稗草中克隆了EcACO,发现了与抗性相关的5个氨基酸突变位点,其中的3个位点突变位于保守结构域,这可能是引起乙烯释放速率降低以及稗草产生二氯喹啉酸抗性的原因。     

鸡Mx基因编码序列1892位SNP及其等位基因的确定

通过利用非互补的PCR-RFLP技术检测了12个鸡群体378个样本在Mx基因编码序列第1892位的等位基因.结果表明:鸡Mx基因经PCR-RFLP扩增,获得长度约为100 bp的基因片段,在1892位发生A→G的突变;鸡Mx的抗病性(A)和易感性(G)等位基因频率分别为38%和62%,且分布于西南亚的BAN、PKD、PMA和Pal 4个鸡群体中的抗病基因频率明显高于其他群体.     

H5亚型禽流感病毒分离株对金刚烷胺耐药性的鉴定

对1株H5亚型禽流感病毒（AIV）分离株进行了金刚烷胺耐药性的鉴定．应用RT—PCR获得了AIV178株的M基因,序列分析显示M2蛋白有S31N的点突变;动物试验发现该毒株对200mg／L金刚烷胺饮水途径给药仍有抗性．结果表明AIV178分离株具有对金刚烷胺的耐药性,而且M2蛋白的第31位氨基酸突变可能与此有关．     

Activity of Acetolactate Synthase from Maize (Zea mays L. ) as Influenced by Chlorsulfuron and Tribenuron-methyl

Study on relative sensitivity of maize (Zea mays L. ) Nongda108 and Nongda3138 to sulfonylurea herbicide chlorsulfuron and tribenuron-methyl using maize taproot length by sand bioassy indicated that, Nongda3138 had higher tolerance to chlorsulfuron and tribenuron-methyl than Nongda108 did. Chlorsulfuron had stronger growth inhibition to maize Nongda108 and Nongda3138 than tribenuron-methyl did. Study on target enzyme of sulfonylurea herbicide acetolactate synthase (ALS) showed that, chlorsulfuron and tribenuron-methyl inhibited ALS in vitro strongly, and non-competitively. In the same concentration of inhibitors,chlorsuifuron had stronger ALS activity inhibition than tribenuron-methyl did. Lower level of chlorsulfuron and tribenuron-methyl has no ALS activity inhibition in vivo, the ALS inhibition only occurred in the condition of high concentration of chlorsulfuron and tribenuron-methyl in vivo.     

Cross-resistance pattern to four AHAS-inhibiting herbicides of tribenuron-methyl-resistant flixweed(Descurainia sophia) conferred by Asp-376-Glu mutation in AHAS

Flixweed(Descurainia sophia L.) is a problematic and widespread weed in winter wheat fields and has been controlled by tribenuron-methyl for more than twenty years in China. In this study, a flixweed accession(Hebei 25, HB25) with an Asp-376-Glu mutation in acetohydroxy acid synthase(AHAS) was identified and purified. The purified HB25 accession(p HB25) developed 758.1-fold resistance to tribenuron-methyl and exhibited obvious cross-resistance to four AHAS-inhibiting herbicides. The resistant/susceptible(R/S) ratios of 50% plant growth reduction(GR_(50)) to herbicides of halosulfuron-methyl, flumetsulam, imazethapyr and pyribenzoxim were 346.1, 15.7, 8.1 and 7.1, respectively. The reduced AHAS sensitivities to four different AHAS-inhibiting herbicides, which were caused by the Asp-376-Glu mutation, were responsible for the resistance and cross-resistance to AHAS-inhibiting herbicides. The R/S ratios of 50% inhibition of AHAS activity(I50) to tribenuron-methyl, halosulfuron-methyl, flumetsulam, imazethapyr and pyribenzoxim were 844.5, 532.9, 74.5, 13.3 and 5.5, respectively. The results of AHAS activity in vitro were highly correlated with that of whole-plant response experiments.     

油菜乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂抗性突变体M9的遗传和基因克隆

【目的】分离和鉴定自然突变的油菜乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂抗性突变体M9抗性基因,阐明抗性产生的分子基础。【方法】通过配置杂交组合研究其遗传规律,应用同源序列法克隆油菜ALS家族基因,采用杂交转育和小孢子培养技术将抗性基因转育到陆奥-五十铃细胞质雄性不育（MICMS）恢复系中,进行PCR鉴定。【结果】该突变体抗性由1个显性核基因控制。克隆获得BnALS1-BnALS3,核酸序列比对发现,M9抗性是由BnALS1的点突变使蛋白序列的第638位丝氨酸（AGT）残基被天冬酰胺酸（AAT）替代所致,将此抗性基因命名为BnALS1R。抗性基因BnALS1R转育到MICMS恢复系中的PCR检测表明,所有抗除草剂的恢复系都携带有BnALS1R。【结论】突变体M9抗性由1个显性核基因控制,BnALS1第638位丝氨酸突变成天冬酰胺酸是抗性产生的分子基础。     

苯磺隆胁迫下甘蓝型油菜萌发期关联性状的QTL定位及候选基因筛选

【目的】寻找苯磺隆胁迫下油菜种子萌发性状相关的QTL及其耐性基因,为筛选与培育耐苯磺隆油菜种质以及探究油菜种子萌发过程中苯磺隆耐性分子机理奠定基础。【方法】用0.15 mg·kg ^-1苯磺隆溶液处理由人工合成甘蓝型油菜10D130和甘蓝型油菜常规品种ZS11构建的包含175个株系的高世代重组自交系（RIL）群体,进行种子发芽试验,以蒸馏水为对照,分别测定其相对发芽势、相对发芽率、相对根长和相对干重。然后,利用油菜6K SNP芯片对该RIL群体进行基因分型,通过JoinMap4.0软件构建高密度遗传连锁图谱。基于该遗传图谱,利用MapQTL软件多QTL作图法对4个性状的相对值进行QTL定位,根据各QTL置信区间查找甘蓝型油菜的基因序列,并依次与拟南芥基因组序列进行BLAST,筛选可能与耐苯磺隆胁迫相关的候选基因。【结果】频数分布表明4个相对性状的变异范围较大,且呈连续性分布,符合数量性状表现特征,适宜进行QTL遗传分析。相关分析表明,相对发芽率和相对发芽势呈极显著正相关,相关系数为0.587。构建的遗传图谱包含1 897个多态性SNP标记,覆盖甘蓝型油菜基因组3 214.19 cM,标记之间的平均图距为1.69 cM。利用此图谱共检测到22个相关QTL,表型贡献率变幅为6.4%—12.6%。其中,与相对发芽势、相对发芽率相关的QTL分别有6个和3个,与相对根长和相对干重有关的QTL分别为8个和5个。在A01染色体64.857 cM、55.935 cM和56.645 cM处检测到的相对发芽势与相对发芽率QTL的置信区间完全或者部分重叠。通过分析QTL置信区间上甘蓝型油菜对应的区间序列,筛选到30个可能与油菜耐苯磺隆有关的候选基因,其中包括18个细胞色素P450家族成员、5个糖基转移酶家族基因、1个GSTF相关基因、1个ABC转运蛋白相关基因和1个ALS基因,这些基因均与除草剂抗性机制有关,尤其ALS为磺酰脲类除草剂靶位点酶;另外筛选到1个BHLH和1个JAZ6基因,BHLH与JAZ蛋白可通过相互作用来防御胁迫;检测到1个LSU2蛋白相关基因和1个MATE家族成员,前者参与细胞氧化剂解毒及植物防御反应,后者参与类黄酮、生物碱、金属离子、其他多种代谢物的转运及有毒物质引起的植物胁迫响应。【结论】检测到与相关QTL共22个,筛选出可能与苯磺隆耐性有关的候选基因30个。这些基因通过加速毒性分子的转运与代谢从而响应有毒物质引起的胁迫反应,可能参与植物对苯磺隆的抗性调节与反应机制。     

等位基因特异性扩增技术鉴定慈姑对磺酰脲类除草剂抗药性

以抗感磺酰脲类除草剂慈姑为材料,采用ASPCR技术鉴定ALS功能区第324位氨基酸突变位点.结果表明,抗性慈姑生态型ALS第324位点发生了丙氨酸替代苏氨酸（感性生态型）的突变.同时发现,抗性慈姑生态型ALS第197位点也发生了非脯氨酸的替代突变.说明简便的ASPCR技术对ALS基因单碱基抗性突变鉴定是可行的.     

水稻不育系系谱抗稻瘟病基因同源序列的克隆与序列分析

根据已知NBS-LRR类抗病基因结构中氨基酸的保守区域设计简并引物,对水稻不育系系谱NBS-LRR类抗病基因同源序列进行克隆、测序和聚类。同源序列克隆与分析表明,7个水稻不育系系谱亲本中共获得14个阳性克隆,其中11个含有NBS-LRR类抗病基因所特有的保守氨基酸结构域KinaseⅠ、KinaseⅡ、KinaseⅢ及跨膜区域。这些片段间同源性最高达98.3%,最低仅为29.7%;11个氨基酸片段与抗病基因Xal(AB002266)的同源性较高,42%-45%的氨基酸序列相同,59%-64%的氨基酸序列相似,且与水稻其他NBS-LRR类抗性蛋白相似性很高。通过聚类分析,可以将其分为3类,分别记为G1、G2、G3,并发现抗源谷农13所含有的G3类基因,通过天谷、福伊传给后代谷丰、全丰。     

延边地区稻田抗药性杂草的研究

在延边部分稻田中发现对磺酰脲类除草剂农得时、草克星产生抗性的雨久花(Monochoria korsakowii Regel et Maack.)、慈姑(Sagittaria sagittrifolia L.)、扁秆草(Scirpus planiculmis Fr.Schmidt)变异的生态型以及抗二氯喹啉酸的稗草(Echinochloa crusgallli L.)的变异生态型.与感性相比,抗性雨久花对磺酰脲类除草剂农得时的抗性系数(R50/S50)值为10.3,对草克星的抗性系数(R50/S50)值为6.5;抗性慈姑对农得时的抗性系数(R50/S50)值为16.04,对草克星的抗性系数(R50/S50)值为11.21.雨久花、慈姑对农得时和草克星产生交叉抗性.采用2倍标准剂量的农得时对茎叶进行处理,可以简便、快速、有效地鉴定上述杂草的抗、感性生态型.     

小麦抗感白粉病品种游离氨基酸含量的比较分析

测定7个小麦抗感白粉病品种苗期、11个品种成株期叶片的游离氨基酸含量。结果表明,苗期抗病品种叶片各游离氨基酸中,缬氨酸、苯丙氨酸、组氨酸和精氨酸平均含量明显高于感病品种,与病情指数呈明显负相关,而其它12种游离氨基酸平均含量抗感品种间无明显差异。成株期倒2叶游离氨基酸中,缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、色氨酸、精氨酸及总游离氨基酸含量,均显著低于感病品种,且与病情指数呈明显正相关。各游离氨基酸平均含量苗期和成株期抗感品种间差异均不一致。     

四种不同植物病原真菌与多菌灵抗药性相关基因突变的比较

克隆了小麦赤霉病菌（Fusarium graminearum）、油菜菌核病菌（Scherotinia sclerotiorum）、辣椒炭疽病菌（Cal-letotrichum gloeosporiodies）和番茄灰霉病菌（Botrytis cinerea）4种病原菌的9个菌株的β－微管蛋白基因、进而与典型模式菌粗糙麦孢霉（Neurospora crassa）进行序列比较，结果表明，4种病原真菌β－微管蛋白序列与粗糙表孢霉具高度同源性；油菜菌核病菌、辣椒炭疽病菌和番茄灰霉病菌的β－微管蛋白198位氨基酸由Glu突变为Ala，是导致上述病原菌产生对多菌灵（MBC）抗药性的主要原因；突变位点和突变类型与其他抗多菌灵真菌一致，且与乙霉威（NPC）之间存在明显负交互抗性。但小麦赤霉病MBC^S和MBC^R菌株的β－微管蛋白序列完全一样，且与NPC之间不存在负交互抗性，有关小麦赤霉病菌产生抗药性的机制有待于进一步的研究。     

国际水稻研究所抗褐稻虱品种资源的抗性鉴定与抗性株系筛选

针对广东褐稻虱生物型致害力增强和抗性品种抗性减退的现状,对从国际水稻研究所引进的抗褐稻虱水稻种质资源进行抗性鉴定与评价.结果表明,在174份鉴定材料中,获得5份高抗种质,8份中抗种质.同时还进行抗性单株系筛选,通过抗性鉴定、单株繁育和株系抗性鉴定,获得了对广东高致害力褐稻虱种群具有较高抗性的株系11个,这将为广东的抗褐...