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。     

植物病原菌对杀菌剂多药抗性的发生现状

近年来, 随着杀菌剂在农作物病害田间防治中的大量使用, 植物病原菌的多药抗性(multidrug resistance, MDR)现象发生越来越普遍。本文综述了在草坪币斑病、灰霉病、小麦叶枯病和苹果青霉病等病害防治中, 病原菌对杀菌剂多药抗性发生的情况。以及在紫外诱导和杀菌剂离体驯化下, 致病疫霉Phytophthora infestans、立枯丝核菌Rhizoctonia solani、指状青霉Penicillium digitatum的多药抗性发生情况。分析了导致植物病原菌多药抗性产生的外排转运蛋白过表达、解毒酶代谢和靶标位点变化等相关机制, 并在此基础上提出了多药抗性预防和治理的策略, 以期为田间杀菌剂的高效利用, 延缓药剂的抗性风险提供科学参考。     

ABC转运蛋白BcAtm1参与灰葡萄孢分生孢子萌发及对寄主植物的侵染

 灰葡萄孢 (Botrytis cinerea)引起的灰霉病可在200多种植物上发生,每年造成全世界高达近千亿美元的损失。Atm1是一种在真核生物中进化保守的线粒体内膜ABC转运蛋白,主要通过向细胞质转运Fe/S簇参与维持细胞的正常生命活动,但Atm1在病原菌致病过程中的作用至今仍不清楚。本研究筛选到一株灰葡萄孢ATM1被T-DNA标记的致病缺陷突变体,并在野生型中对该基因实施了敲除。表型分析发现,突变体ΔBcatm1的分生孢子萌发缓慢且不同步,培养4 h的萌发率只有10%(野生型超过90%),直到12 h,萌发率才接近90%;突变体菌丝生长速度减慢,只能达到野生型水平的67%;菜豆成熟叶片离体接种实验显示,突变体ΔBcatm1基本丧失了致病能力,侵入寄主后只能在接种点附近引发微小的病斑,病斑面积只能达到野生型的10%左右。将完整的BcATM1基因重新导入突变体ΔBcatm1可以完全或部分恢复上述异常表型。本研究结果表明BcATM1是一个关键的致病相关基因,参与了灰葡萄孢分生孢子的萌发、菌丝生长及侵染寄主等过程。     

杂草对除草剂非靶标抗性机理研究进展

随着除草剂的大面积持续使用,近年来抗性杂草种类增多,危害面积不断增加,危害程度逐渐加重。杂草对除草剂抗性问题业已成为威胁全球粮食安全的关键问题之一。杂草对除草剂的抗药机制主要分为靶标抗性和非靶标抗性,非靶标抗性主要包括对除草剂解毒能力增强、屏蔽作用或与作用位点的隔离作用等机理。本文主要对除草剂的非靶标抗性机制中的P450s、GSTs、ABC转运蛋白和谷胱甘肽转运体等进行综述,并对非靶标抗性机制研究前景进行展望。     

灰葡萄孢多药抗性菌株的筛选和鉴定

从浙江杭州市售草莓上分离得到83个灰葡萄孢菌株,测定了这些菌株对苯醚菌酯、多菌灵和异菌脲的敏感性,筛选出对这3种药剂同时产生了抗性的两个菌株HZ021和HZ054,其在马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)平板上的菌丝生长和产孢量与敏感菌株相比无显著差异,在黄瓜叶片上均表现出很强的致病力。结果表明,HZ021和HZ 054有很高的适合度。通过对抗性菌株中细胞色素b (CYT b)、双组份组氨酸激酶(OS-1)和β-微管蛋白(TUB 2)基因序列进行分析发现,HZ021和HZ054对多种药剂的抗性是由于其药剂靶标基因上的点突变所致。     

黏虫对Cry1Ab蛋白的抗性遗传规律及与其他蛋白的交互抗性

为转Bt作物抗性治理策略的有效实施提供依据,采用遗传杂交和毒力生测方法评价黏虫Mythimna separata Cry1Ab蛋白抗性品系对Cry1Ab蛋白的抗性显性度,明确调控抗性基因的位置和数目以及对Cry1F和Vip3Aa19蛋白的敏感性。结果显示,Cry1Ab蛋白对黏虫正交F₁代和反交F₁代的LC₅₀分别为15.30μg/g和12.91μg/g,抗性为常染色体调控;在浓度2.5～50.0μg/g范围内黏虫对Cry1Ab蛋白的抗性显性水平随着浓度的变化而变化,即在2.5μg/g时黏虫对Cry1Ab蛋白的抗性为不完全显性遗传,在50.0μg/g时黏虫对Cry1Ab蛋白的抗性为不完全隐性遗传。黏虫对Cry1Ab蛋白的抗性受多基因调控。另外,黏虫Cry1Ab抗性品系对Cry1F和Vip3Aa19蛋白未产生交互抗性,抗性倍数分别为0.9和1.1。     

甘蔗镰孢菌质子偶联寡聚肽转运蛋白基因FsPTR2E的功能研究

甘蔗镰孢菌(Fusarium sacchari)是引起甘蔗梢腐病的主要病原菌之一,明确其致病机理对于探寻甘蔗梢腐病防治策略具有重要意义。质子偶联寡聚肽转运蛋白由质子移动力提供能量,转运二肽、三肽等氮源,在生物体生长发育过程中发挥着至关重要的作用。本文对F.sacchari中一个与质子偶联寡聚肽转运蛋白编码基因高度同源的基因FsPTR2E在病菌大型分生孢子形成过程及侵染阶段的表达模式进行分析,同时对FsPTR2E敲除突变体(ΔFsPTR2E)的主要生物学特性进行研究。结果表明,1)同在常规培养基(PDA)上相比,F.sacchari在大型分生孢子诱导培养基上培养24～72 h,FsPTR2E的表达量显著升高;2)F.sacchari侵染寄主72 h时,FsPTR2E的表达量和菌丝阶段相比显著下降;3)敲除FsPTR2E不影响病菌生长、孢子萌发以及对逆境胁迫的响应,但是敲除突变体ΔFsPTR2E的大型分生孢子和小型分生孢子的产量和野生型菌株相比均显著降低;4)ΔFsPTR2E的致病力较野生型菌株显著增强;5)同野生型菌株一样,ΔFsPTR2E可以在以二肽为唯一氮源的培养基上正常生长。这些结...     

害虫对Bt杀虫蛋白抗性相关受体蛋白互作网络分析

为对Bt杀虫蛋白与化学杀虫剂的协同使用提供理论指导,通过蛋白互作分析方法,以黑腹果蝇Drosophila melanogaster为模型,对化学杀虫剂与Bt杀虫剂作用受体以及抗性相关蛋白的互作网络进行研究。结果表明,Bt杀虫蛋白的27个受体在黑腹果蝇中共存在50个互作蛋白,其中有39个蛋白只与Bt杀虫蛋白抗性相关,11个蛋白还与化学杀虫剂抗性相关,这2类杀虫剂抗性互作网络交集较小,并且重叠蛋白的变异引起交互抗性的概率不大。表明Bt杀虫蛋白与化学杀虫剂产生交互抗性的概率较小,可以将Bt杀虫剂与化学杀虫剂协同使用,提高害虫防治效果,并有效克服或延缓害虫抗性产生。     

棉铃虫对Bt杀虫蛋白抗性测定方法的研究

对饲料混合法 ,体重抑制率法 ,浸叶接虫法进行比较研究 ,结果表明 ,饲料混合法比较稳定 ,比较适宜作为抗性测定的方法。用饲料混合法测定比较不同龄期幼虫的测定结果 ,确定 2龄作供试幼虫为宜。比较不同处理天数下的生测结果 ,确定 Bt粉剂对 2龄幼虫的适宜处理时间为 5d,Cry1Ac为 14d。用改进稀饲料隔离饲养供试幼虫的方法后 ,得到理想的生测数据 ,生测时间延长到 14d,对照死亡率也能控制在 2 0 %以下。从我们 1998年对棉铃虫的抗性监测结果说明 ,尽管田间棉铃虫对 Bt ICP未达抗性水平 ,但对 Cry1Ac型蛋白敏感性已有降低 ,值得引起重视。     

Impact of fungal drug transporters on fungicide sensitivity, multidrug resistance and virulence

Drug transporters are membrane proteins that provide protection for organisms against natural toxic products and fungicides. In plant pathogens, drug transporters function in baseline sensitivity to fungicides, multidrug resistance (MDR) and virulence on host plants. This paper describes drug transporters of the filamentous fungi Aspergillus nidulans (Eidam) Winter, Botrytis cinerea Pers and Mycosphaerella graminicola (Fückel) Schroter that function in fungicide sensitivity and resistance. The fungi possess ATP-binding cassette (ABC) drug transporters that mediate MDR to fungicides in laboratory mutants. Similar mutants are not pronounced in field resistance to most classes of fungicide but may play a role in resistance to azoles. MDR may also explain historical cases of resistance to aromatic hydrocarbon fungicides and dodine. In clinical situations, MDR development in Candida albicans (Robin) Berkhout mediated by ABC transporters in patients suffering from candidiasis is common after prolonged treatment with azoles. Factors that can explain this striking difference between agricultural and clinical situations are discussed. Attention is also paid to the risk of MDR development in plant pathogens in the future. Finally, the paper describes the impact of fungal drug transporters on drug discovery.     

Significance of ABC transporters in fungicide sensitivity and resistance

ATP-binding cassette (ABC) transporters are members of a protein superfamily which can be responsible for efflux of drugs from cells of target organisms. In this way, the transporters may provide a mechanism of protection against cytotoxic drugs. In laboratory-generated mutants of fungi, overproduction of ABC transporters can cause multi-drug resistance to azoles and other non-related toxicants. The impact of this mechanism of resistance in field populations with decreased sensitivity to azoles remains to be established. Inhibitors of ABC transporter activity may synergize activity of azoles to populations of both sensitive and azole-resistant pathogens. The natural function of ABC transporters in plant pathogenic fungi may relate to transport of plant-defence compounds or fungal pathogenicity factors. Therefore, inhibitors of ABC transporter activity may act as disease control agents with an indirect mode of action. ©1997 SCI     

荻草谷网蚜ABCG1基因的克隆及表达模式分析

荻草谷网蚜Sitobion miscanthi是严重威胁我国小麦生产安全的迁飞性害虫。蜕皮激素是参与蚜虫翅型分化调控的内激素, 在有翅成蚜体内保持高滴度, 且诱导后代产生更高比例的无翅蚜, 其进出靶细胞需要经过细胞膜上特定蛋白的转运。ATP结合盒转运蛋白家族G亚家族(ATP-binding cassette transporter G, ABCG)中的 ABCG1是通过跨膜转运昆虫类固醇、对蜕皮激素信号进行负调控的功能蛋白之一, 在蚜虫中尚未见报道。本文克隆了荻草谷网蚜ABCG1(SmisABCG1)基因, 并进行了序列比对、系统进化分析以及不同组织部位和发育时期表达模式分析。结果显示, SmisABCG1基因的开放阅读框全长为1 851 bp, 编码616个氨基酸, 含7个跨膜结构域, 符合ABCG蛋白家族典型结构特性, 基因登录ID:OP626323。昆虫间ABCG1较保守, 该蛋白系统进化关系与各自物种间亲缘关系的远近保持一致。其中, SmisABCG1与来自豌豆蚜、禾谷缢管蚜、棉蚜、花生蚜和雪松长足大蚜等的ABCG1氨基酸序列高度一致(>87%), 以上蚜虫聚为一支。与SmisABCG1亲缘关系最近的是豌豆蚜的ABCG1, 其次是半翅目的褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱, 与膜翅目的新疆菜叶蜂、阿里山潜蝇茧蜂以及鞘翅目的赤拟谷盗、蜂箱小甲虫亲缘关系较远。该基因在伪胚胎和成蚜阶段高表达。包含伪胚胎的有翅、无翅成蚜整蚜SmisABCG1的转录水平无显著差异, 但其在来自有翅成蚜的伪胚胎中的转录水平高于无翅成蚜伪胚胎, 证实无翅成蚜自身的转录水平较高, 而有翅成蚜较低。进一步分析显示这一差异主要是无翅蚜胸部显著高表达所导致。基于该蛋白对蜕皮激素负调控, 与有翅成蚜转录水平低, 但蜕皮激素水平更高相符合。     

解毒酶和转运蛋白介导的害虫抗药性分子机制研究进展

害虫抗药性是导致杀虫剂防效降低的一个重要因素,而抗性机制的阐明是害虫抗药性综合治理的基础。研究表明,代谢能力增强是害虫抗药性产生的重要原因,害虫对杀虫剂等外源物质的代谢需要细胞色素P450酶系(P450s)、羧酸酯酶(CarEs)、谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、UDP-葡萄糖醛酸转移酶(UGTs)和ATP结合盒转运蛋白(简称ABC转运蛋白)等解毒酶和转运蛋白的参与。结合近年来对害虫抗药性分子机制的研究进展,本文综述了上述解毒酶和转运蛋白参与杀虫剂抗药性的分子机制,并对害虫抗药性治理的新方法进行了展望。     

Modulators of membrane drug transporters potentiate the activity of the DMI fungicide oxpoconazole against Botrytis cinerea

Modulators known to reduce multidrug resistance in tumour cells were tested for their potency to synergize the fungitoxic activity of the fungicide oxpoconazole, a sterol demethylation inhibitor (DMI), against Botrytis cinerea Pers. Chlorpromazine, a phenothiazine compound known as a calmodulin antagonist, appeared the most potent compound. Tacrolimus, a macrolide compound with immunosuppressive activity, was also active. The synergism of chlorpromazine negatively correlated with the sensitivity of the parent strain and mutants of B. cinerea. The synergism was highest in a mutant that overexpressed the ATP-binding cassette transporter BcatrD, known to transport DMI fungicides such as oxpoconazole. The synergism of chlorpromazine positively correlated with its potency to enhance the accumulation of oxpoconazole in BcatrD mutants. These results indicate that chlorpromazine is a modulator of BcatrD activity in B. cinerea and suggest that mixtures of DMI fungicides with modulators may represent a perspective for the development of new resistance management strategies.