禾谷镰刀菌缺氧诱导脱氢酶参与发育和致病性

缺氧诱导脱氢酶(hypoxia-induced dehydrogenase,HorA)参与辅酶Q(coenzyme Q,CoQ)的生物合成.在禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)基因组中确定了一个缺氧诱导脱氢酶基因,命名为FgHorA.通过同源重组的方法获得FgHorA敲除突变体.研究发现,FgHor...     

禾谷镰刀菌中硝基单加氧酶的功能分析

硝基单加氧酶(nitronate monooxygenase, NMO)将硝基烷烃氧化成相应的羰基化合物和亚硝酸盐。尽管硝基单加氧酶的生化特性在少数真菌中得到了深入解析,但是在植物病原真菌中关于其生物学功能的报道很少。本研究通过同源比对,在禾谷镰刀菌(Fusarium graminearium)中鉴定到了5个硝基单加氧酶,利用基因敲除获得了相应的单敲突变体。通过表型分析发现,基因缺失突变体ΔFgNMO1-5的生长速率、菌落形态以及致病力与野生型相比均未发生明显变化,说明硝基单加氧酶之间存在部分功能冗余。突变体ΔFgNMO1、ΔFgNMO4和ΔFgNMO5的分生孢子产量降低了约50%。通过融合绿色荧光蛋白进行功能回补发现,禾谷镰刀菌中这5个硝基单加氧酶在细胞内发挥催化功能的场所存在差异。     

禾谷镰刀菌蛋白激酶FgSid1的功能研究

 实验室前期已经对禾谷镰刀菌中116个蛋白激酶进行了鉴定,发现FgSID1基因(FGSG_07344)敲除突变体在有性生殖过程中存在严重缺陷,但其在禾谷镰刀菌中的具体功能却未被详细报道。本研究通过表型分析和亚细胞定位等实验明确了FgSid1在营养生长、有性发育和致病性等方面的功能。本研究发现FgSID1基因敲除突变体菌落生长速度显著变慢,分生孢子隔膜数量减少且产孢量下降;在有性生殖阶段,FgSID1基因敲除突变体的子囊壳形态和大小均正常,但子囊畸形且子囊孢子形成有缺陷;此外,FgSID1基因敲除突变体只能侵染接种小花,而无法扩展到穗轴及临近的小穗,且接种点的小麦籽粒DON毒素含量显著下降;研究还发现FgSID1基因敲除突变体的分生孢子、营养菌丝和子囊孢子的分隔中均含有多个细胞核;本研究又通过亚细胞定位实验发现FgSid1定位于微管组织中心。因此,蛋白激酶FgSid1可能通过参与禾谷镰刀菌无性和有性阶段的细胞分裂影响禾谷镰刀菌的营养生长、分生孢子和子囊孢子的发育以及侵染能力。     

禾谷镰刀菌中硝基单加氧酶的功能分析

 硝基单加氧酶(nitronate monooxygenase, NMO)将硝基烷烃氧化成相应的羰基化合物和亚硝酸盐。尽管硝基单加氧酶的生化特性在少数真菌中得到了深入解析,但是在植物病原真菌中关于其生物学功能的报道很少。本研究通过同源比对,在禾谷镰刀菌(Fusarium graminearium)中鉴定到了5个硝基单加氧酶,利用基因敲除获得了相应的单敲突变体。通过表型分析发现,基因缺失突变体ΔFgNMO1-5的生长速率、菌落形态以及致病力与野生型相比均未发生明显变化,说明硝基单加氧酶之间存在部分功能冗余。突变体ΔFgNMO1、ΔFgNMO4和ΔFgNMO5的分生孢子产量降低了约50%。通过融合绿色荧光蛋白进行功能回补发现,禾谷镰刀菌中这5个硝基单加氧酶在细胞内发挥催化功能的场所存在差异。     

河南省假禾谷镰刀菌对咯菌腈的敏感性

由假禾谷镰刀菌Fusarium pseudograminearum引起的小麦茎基腐病已成为重要的土传病害,并且影响小麦的品质和产量。为了明确中国河南省假禾谷镰刀菌对咯菌腈的敏感性,采用菌丝生长速率法测定了咯菌腈对2019年从河南省6个地市分离的105株假禾谷镰刀菌F. pseudograminearum 的敏感性,通过最小显著差异法(LSD)和SPSS聚类方法对测定结果进行了分析,并测定了假禾谷镰刀菌对多菌灵和戊唑醇的敏感性,分析了咯菌腈与这两种杀菌剂毒力的相关性。结果表明:咯菌腈对供试菌株的最低抑制浓度(MIC)为0.2400 μg/mL。敏感性频率分布图显示,EC₅₀值范围在0.0027~0.0470 μg/mL,敏感性差异达17.41倍;敏感性频率分布为连续单峰曲线,平均EC₅₀值为(0.0263 ± 0.0101) μg/mL,可作为假禾谷镰刀菌对咯菌腈的敏感性基线。方差分析结果显示,不同县市的小麦假禾谷镰刀菌对咯菌腈的敏感性差异较大,EC₅₀值变化范围为0.0150~0.0335 μg/mL,其中咯菌腈对郑州中牟的敏感性最低和最高菌株的EC₅₀值相差16.78倍。聚类分析结果显示,河南省小麦茎基腐病菌菌株对咯菌腈敏感性差异与菌株的地理来源无明显关联性。多菌灵和戊唑醇对病菌的平均EC₅₀值分别为 (0.7881 ± 0.3153) μg/mL和(0.0886 ± 0.1453) μg/mL。病菌对咯菌腈与其对多菌灵和戊唑醇的敏感性之间无明显相关性。温室防效结果显示,用咯菌腈悬浮种衣剂对小麦进行拌种处理,2020年 (咯菌腈有效成分为75.0 μg/g)对小麦茎基腐病的防治效果可达58.00%,2021年 (咯菌腈有效成分为50.0 μg/g)的防治效果可达到63.69%。本研究结果可为咯菌腈在小麦茎基腐病防治中的合理使用提供依据,为病原菌对药剂的敏感性监测提供参考。     

小麦赤霉病菌源种类和禾谷镰刀菌的特性及变异研究综述

小麦赤霉病是由真菌的镰刀菌引起的,其主要菌源种类各国各地有所不同,有禾谷、串珠、燕麦、黄色等镰刀菌。其中以禾谷镰刀茵引起穗腐致病力最强,分布最广。本文着重介绍了禾谷镰刀菌的生物学特性及其生理分化和变异。     

禾谷镰刀菌内吞蛋白FgSyp1的功能研究

内吞作用在细胞的营养吸收和信号转导过程中起重要作用。在真核生物中Syp1和Ede1是网格蛋白介导内吞的早期蛋白成员。禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病严重影响小麦产量和品质。禾谷镰刀菌含有酿酒酵母SYP1的一个同源基因FgSYP1。酵母双杂交表明禾谷镰刀菌FgSyp1与FgEde1存在互作关系。利用同源重组的方法得到ΔSyp1突变体和ΔΔSyp1/Ede1双敲突变体,通过生长、产孢和致病性等实验测定禾谷镰刀菌FgSyp1功能。研究表明FgSyp1在禾谷镰刀菌菌丝生长、无性生殖和致病性发挥重要作用,ΔΔSyp1/Ede1双敲突变体在无性和有性生殖方面表现出比ΔSyp1突变体更显著的效果。     

苯并噻唑衍生物亚磷酸盐对禾谷镰刀菌的作用机理初探

为了寻找具有更高杀菌活性的化合物,将苯并噻唑衍生物与亚磷酸反应,得到了4个苯并噻唑衍生物的亚磷酸盐,其结构均经IR、NMR及元素分析确证。采用菌丝生长速率法测定了4个亚磷酸盐对禾谷镰刀菌Fusarium graminearum的离体抑菌作用,观察了药剂对菌丝形态的影响,并初步研究了其作用机制。结果表明,4个亚磷酸盐对禾谷镰刀菌均有较好的抑制效果,其抑制中浓度(EC50)在15.236.1μg/mL之间。以100μg/mL的2-氨基-6-甲氧基苯并噻唑亚磷酸盐(D)处理3d后,菌丝表现畸形、膨肿,8d后出现干瘪、塌陷,外壁模糊、粗糙;分别以300μg/mL的4个亚磷酸盐处理后12h内,菌体内还原糖含量明显降低,几丁质酶活性显著升高,可溶性蛋白和N-乙酰葡萄糖胺含量短期内略有上升随后下降。     

基于链特异性RNA-seq的禾谷镰刀菌全生活史转录组分析

为明确植物病原真菌禾谷镰刀菌Fusarium graminearum全生活史的转录组特征和基因表达模式,采用生物信息学技术对其生活史不同阶段15个时期或组织的链特异性RNA-seq数据进行分析。结果表明,共有8 106个基因在所有时期均有表达,为禾谷镰刀菌生活史核心基因,占总基因数的47.2%;有性生殖和侵染过程中表达的基因数相对较多,其中有性生殖后期表达的基因数最多,达15 221个;无性产孢和侵染小麦穗过程中基因表达水平整体较高,而分生孢子中基因表达水平最低。在燕麦培养基上禾谷镰刀菌气生菌丝的基因表达模式与侵染过程中的基因表达模式较为相似,而与营养生长菌丝的基因表达模式差异较大。该菌次生代谢物合成特征酶基因和分泌蛋白基因的表达模式均分成3类,即分别在侵染、营养生长和有性生殖过程上调表达,暗示其在生活史不同阶段的特异性功能。     

禾谷镰刀菌对苯基吡咯类杀菌剂咯菌腈的抗性机制

由禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病是世界小麦生产上的重要真菌病害。为了进一步明确禾谷镰刀菌对苯基吡咯类杀菌剂咯菌腈产生抗性的机制,本文以前期室内通过药剂驯化方式得到的4株禾谷镰刀菌对咯菌腈的高水平抗性突变体(其抗性倍数在318.2～782.9之间)为主要研究材料,采用生物测定及分子生物学等方法开展了禾谷镰刀菌对咯菌腈的抗性机制研究。结果表明：供试禾谷镰刀菌抗咯菌腈突变体对小麦幼穗的致病力降低了约50%,部分菌株(2XZ-4R)甚至完全丧失了对小麦的致病能力;抗性突变体对渗透胁迫(0.5 mol/L NaCl,1.0 mol/L MgCl₂, 1.0 mol/L葡萄糖或1.0 mol/L甘露醇)高度敏感,且菌丝生长抑制率较敏感菌株降低约50%以上,表明其环境适合度显著下降。同时,抗性突变体中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶(PPO)活性较敏感菌株均升高2倍以上。分子生物学分析发现,供试抗性突变体中候选靶标基因(FgOs1和FgOs5)的表达量显著下调(P<0.05),推测FgOs1和FgOs5可能参与了禾谷镰刀菌对咯菌腈抗性的形成过程。总之...     

籼、粳稻上分离的稻瘟病菌致病性分析

从100余个稻瘟病菌单孢株中选择代表近年来在浙江省水稻上出现的主要小种的10个菌株，分别来自6个籼稻和4个粳稻品种。将10个菌株分别接种到230个籼稻和183个粳稻品种上，研究从籼、粳稻上分离的稻瘟病菌（籼、粳菌）的致病性。籼菌主要侵染籼稻，侵染后中等发病和重发病的品种比例分别为25．22％和12．61％。均高于侵染粳稻后这两种发病程度的品种比例；粳菌主要侵染粳稻，侵染后重发病的品种比例为40．44％，明显高于侵染籼稻后重发病的品种比例。在籼稻中被籼菌侵染后发病比被粳菌侵染后发病重的品种占籼稻总数的69．57％，并且被籼菌侵染后轻发病、中等发病和重发病的品种比例均明显高于被粳菌侵染后这几种发病程度的品种比例；在粳稻中被粳菌侵染后发病比被籼菌侵染后发病重的品种也占有较大的比例，在被籼菌侵染的发病品种中以轻发病的品种为主，在被粳菌侵染后的发病品种中以重发病的品种为主。     

一种农杆菌介导稻瘟病菌的遗传转化

以农杆菌C58C1及携带潮霉素抗性的质粒pBIG2RHPH2为介导,以广泛不致病的野生型稻瘟病菌CY2为出发菌株,开展稻瘟病菌T-DNA插入转化条件的研究。农杆菌OD600为0.1条件下,乙酰丁香酮(AS)200μmol/L,用IM培养基(pH5.2)共培养。结果表明,在潮霉素、头孢噻肟钠和壮观霉素为200μg/mL,2mm滤纸条筛选培养,转化效率最高,平均可获得329.0个转化子/1×104个孢子。通过对转化子的继代稳定性和PCR检测,证明转化子均获得了T-DNA插入片段,且能稳定遗传。采用接种法,在不同遗传背景的44个抗稻瘟病的水稻近等基因系接种8000个转化子,获得20个致病突变体。     

福建省稻瘟病菌致病性及其无毒基因分析

利用41个已知抗性基因水稻品种测定2003—2006年从福建省闽东、闽南、闽西、闽北和闽中5个主要稻区采集分离的87个稻瘟病单孢菌株的致病性。结果表明,福建省稻瘟病菌群体含有与所有测试抗病基因相应的无毒基因,其中66.67%的稻瘟病菌株表现较强致病力。病菌群体对水稻抗病基因Pi-d2、Pi-k(1)、Pi-km、Pi-kh、Pi-1(1)、Pi-z5(1)、Pi-z5(2)和Pi-1(2)的毒力频率均低于10%,提示这些抗病基因在福建省可作抗源使用。2003—2006年福建省稻瘟病菌群体中分别出现了40、37、36和38个无毒基因,其中有34个无毒基因在各年份均有分布,有30个无毒基因在5个主要稻区均有分布,Avr-a(2)、Avr-3(2)、Avr-ks、Avr-4b、Avr-b、Avr-kp(C)、Avr-km(C)、Avr-ta(C)、Avr-11(C)、Avr-19(t)、Avr-t和Avr-a(1)无毒基因的出现频率均低于30%,提示与之相对应的抗病基因在福建省水稻品种抗稻瘟病育种中应慎用。含有17、14、23、18和16个无毒基因组合的病菌较多,其组合频率分别为13.79%、10.34%、9.20%、8.05%和8.05%。     

三环唑对稻瘟病菌再侵染的抑制作用初探

在实验室条件下模拟稻瘟病菌Magnaporthe grisea再侵染发生的全过程,研究了三环唑对稻瘟病菌再侵染的抑制作用及其机制。在接种稻瘟病菌48 h后喷雾处理,10 μg/mL三环唑的防病效果只有28.58%,表明三环唑对稻瘟病的治疗效果较差;10 μg/mL三环唑处理过的发病植株作为再侵染源引起周围未经药剂处理的健康水稻的发病程度要比未经药剂处理的病株作为再侵染源引起的低63.28%。进一步的研究表明,三环唑抑制稻瘟病菌再侵染的主要机制是抑制再侵染源的孢子产生和降低分生孢子的释放及致病能力。     

江西省稻区稻瘟病菌遗传宗谱与致病型的关系

为了探寻稻瘟病菌无性世代DNA水平的变异,明确江西省稻区稻瘟病菌遗传宗谱与致病型之间的对应关系,利用rep-PCR(repetitive element-based PCR)分子指纹分析技术,对稻区稻瘟病菌的群体结构和遗传多样性进行分析,并用41株代表性菌株对35个水稻品种进行了致病性测定。结果表明,以相似度75%为界,可以将不同稻区采集的99个菌株划分为14个遗传宗谱,其中,宗谱4、1和10为优势宗谱,分别包含37、18和12个菌株,占总数的37.37%、18.18%和12.12%;稻瘟病菌遗传宗谱与致病型间存在复杂的关系,同一宗谱的菌株对应多个致病型,而同一致病型的菌株,分属于不同的遗传宗谱,两者之间不存在简单的对应关系。     

禾谷镰刀菌中磷脂酰肌醇转运蛋白功能分析

磷脂酰肌醇转运蛋白(phosphatidylinositol transfer protein,PITP)保守存在于真核生物中,负责膜系统中磷脂酰肌醇和磷脂酰胆碱的转运,参与胞内的脂类信号调控过程。由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病严重威胁粮食产量和食品安全,而在禾谷镰刀菌的研究中发现磷脂信号网络中的关键元件参与病原菌致病过程的调控。我们利用基因敲除的方法对禾谷镰刀菌中PITP家族的功能进行分析,在禾谷镰刀菌中鉴定了7个PITP蛋白的编码基因,并成功获得了其单敲除突变体。通过表型分析发现,这7个基因的单敲除突变体在营养生长、无性及有性生殖和致病性方面与野生型菌株并无明显差异。研究结果表明:1)禾谷镰刀菌中的PITP基因并不是看家基因;2)不同PITP基因之间可能存在功能冗余;3)丝状真菌中PITP的生理功能与酵母中的PITP存在显著差异。     

稻瘟病菌ABC转运蛋白基因中 SSR的分布及其功能预测

 ABC转运蛋白在真菌的致病性方面起着重要的作用。本研究查找和分析了稻瘟病菌基因组中47个ABC转运蛋白基因的外显子区、内含子区、5′-UTR和3′-UTR区中的SSR,并对编码区中SSR的扩张或收缩对蛋白结构的影响进行了预测。结果表明,SSR在这些基因的调控区和编码区分布不均一,且在基因的外显子区、内含子区、5′-UTR和3′-UTR区中SSR的组成和分布均不相同;基因的编码区中三碱基和六碱基SSR相对较多,SSR的基序大都表现为GC含量较高,编码的亲水性氨基酸出现频率远远高于疏水性氨基酸。根据稻瘟病菌自然群体中SSR的变化幅度,预测了SSR的扩张或收缩对蛋白二级结构的影响,发现SSR的扩张或收缩都可能对蛋白的结构产生影响。暗示着SSR的变异在致病相关基因的变异中可能扮演着重要角色。     

应用PCR技术检测玉米中的禾谷镰刀菌

本实验通过用PCR方法来实现对禾谷镰刀菌的快速检测,经对霉变玉米样品、玉米茎腐病组织及玉米穗腐病标本的检测,证明该方法是一种高效、灵敏的方法,具有重要的实际应用价值.     

淡紫拟青霉次生代谢物质的抑菌效应

研究了淡紫拟青霉次生代谢物质不同浓度、不同培养时段、不同培养基培养对尖孢镰刀菌菌落生长与孢子萌发的抑制作用。结果表明：淡紫拟青霉次生代谢物质对尖孢镰刀菌的菌落生长与孢子萌发有显著的抑制作用；对菌丝生长的抑制率随浓度升高而升高，1％浓度处理，第7天的校正抑制率为42．78％，5％处理校正抑制率可达到80．56％；淡紫拟青霉的抑菌活性随培养时间的推延而上升，发酵后期（4～10天）抑菌活性较强，校正抑菌率均可达到70％以上。11天，菌液的活力又有所下降，校正抑菌率仅48．49％；不同培养基对淡紫拟青霉次生代谢物的抑菌活力有一定影响，察培克、PDA、盂加拉红的抑菌活力最高，对菌落的抑制率在72％左右，产孢抑制率达到90％以上。     

氰烯菌酯对禾谷镰孢菌的生物活性及其内吸输导性研究

氰烯菌酯(2-氰基-3-氨基-3-苯基丙烯酸乙酯,JS399-19) 是一种对禾谷镰孢菌具有专化活性的新型杀菌剂。研究表明,该药在离体条件下对禾谷镰孢菌Fusarium graminearum抗多菌灵菌株及野生敏感菌株的菌丝生长均有很高的抑制活性,平均EC50值分别为0.117±0.036和0.107±0.020 μg/mL 。氰烯菌酯不能抑制禾谷镰孢菌的分生孢子萌发,但能引起抗多菌灵菌株及敏感菌株的分生孢子萌发后的芽管畸形。活体条件下,氰烯菌酯灌根处理对小麦赤霉病有一定防效,在叶片间的输导性较差,不能被小麦穗颈吸收;该药在同一张叶片上仅表现为向上输导,对处理部位的下部几乎没有防效。用400 μg/mL氰烯菌酯和400 μg/mL多菌灵穗部喷雾处理前1 、2 、3 d接种禾谷镰孢菌分生孢子,氰烯菌酯对小麦赤霉病的防效分别为95%、75%和62%;处理后1 、2 、3 d 接种,防效分别为88%、78%和73%,而对照药剂多菌灵的防效较差。说明氰烯菌酯对小麦赤霉病有优异的保护和治疗作用,在禾谷镰孢菌对多菌灵已产生抗性的地区,氰烯菌酯可以作为一种很好的替代药剂用于防治小麦赤霉病。