稻曲菌黑粉菌素生物活性及其合成途径研究进展

黑粉菌素（ustilaginoidins）是由稻曲菌产生的一种聚酮类真菌毒素。稻曲菌侵染水稻穗部引发稻曲病,不仅导致水稻产量下降,还存在感病籽粒真菌毒素污染的问题,严重威胁我国的粮食安全。近年来,随着稻曲菌全基因组测序工作的完成,黑粉菌素的生物合成基因也逐渐被揭示。研究表明：黑粉菌素生物合成基因簇是由UvPKS1(UV＿2086)所在的基因簇负责合成,该基因簇全长49.7 kb,共包含14个基因,命名为ugs基因簇。就近年来黑粉菌素的分离与鉴定、生物活性分析以及检测方法等方面进行综述,并着重对其生物合成路径进行介绍,为进一步解析稻曲菌黑粉菌素生物合成的调控机制以及制定控制毒素污染的策略提供研究基础。     

加工所解析了赭曲霉毒素合成分子途径

正近日,中国农业科学院农产品加工研究所刘阳团队发现一个负责赭曲霉毒素合成的基因簇,阐明了赭曲霉毒素合成步骤及两个关键调控基因。该研究对预防和控制赭曲霉毒素污染具有非常重要的意义。相关研究成果作为亮点文章在线发表在《应用与环境微生物     

绿木霉(Trichoderma virens)T23甲基转移酶基因gliN-T对胶毒素合成的调控研究

为探明绿木霉(Trichoderma virens)胶毒素合成的分子调控机制,本研究以绿木霉菌T23为研究对象,对农杆菌介导的遗传转化技术(Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation,ATMT)进行改良,并利用改良的ATMT技术对绿木霉菌T23胶毒素合成候选基因簇中的甲基转移酶基因gliN-T进行基因敲除,通过薄层色谱法及高效液相色谱法分析基因敲除突变体培养液中的胶毒素含量变化情况,明确gliN-T对胶毒素合成的调控作用。结果表明:在绿木霉菌T23分生孢子液中添加终浓度为15mg/mL的细胞壁裂解酶(Glucanex),30℃处理2～3h后用于农杆菌介导的遗传转化,每106个孢子转化子数从0.25个提高10个;利用改良的ATMT技术,成功获得基因敲除突变体ΔgliN-T。胶毒素检测结果发现:在野生型T23的24h培养液中未产生胶毒素,而在48、72、96h的培养液中均检测到胶毒素;在相同的条件下,ΔgliN-T在4个生长时期均无法产生胶毒素,表明gliN-T的缺失抑制了绿木霉菌T23胶毒素的合成,说明该基因在胶毒素合成途径中扮演着重要角色。     

玉米大斑病菌HST生物合成基因簇的结构和表达分析

【目的】分析玉米大斑病菌寄主选择性毒素（host selective toxin,HST）生物合成基因簇Cluster 397.3的结构,以及该基因簇组成基因在玉米大斑病菌侵染过程中的表达情况,为玉米大斑病菌HST的结构和功能研究奠定基础。【方法】以玉米大斑病菌23号生理小种et28a和01-23菌株,1号生理小种ny001和01-11菌株,玉米感病自交系B37为材料,利用antiSMASH技术预测玉米大斑病菌次生代谢产物合成基因簇,通过Synteny共线性分析获得玉米大斑病菌HST生物合成基因簇Cluster 397.3,并对其基因组成和结构进行分析,再利用RNA-Seq技术分析该基因簇的组成基因在玉米大斑病菌侵染玉米叶片3,5,7,10 d的表达情况。【结果】玉米大斑病菌次生代谢产物合成基因簇Cluster 397.3与交链链格孢（Alternaria alternata）ACT-毒素合成基因簇有保守的共线性,含有1个聚酮合酶（PKS）、1个氨基甲酰磷酸合成酶（CPS）、1个短链脱氢酶/还原酶（SDR）、1个锌结合氧化还原酶（ZOR）、1个保守假定蛋白（CHP）、2个细胞色素P450（P450）及2个耐药转运蛋白（DRT）等9个基因。其中PKS与ACT-毒素合成酶基因ACTTS3同源,编码的聚酮合酶包括PksD、PS-DH、Methyltransf_12、PKS_KR、PKS_NbtC superfamily和NADB_Rossmann superfamily 6个典型结构域。RNA-Seq分析结果表明,将玉米大斑病菌接种玉米叶片3,5,7,10 d后,Cluster 397.3组成基因均能表达,且以3 d时表达量整体较高;除CHP基因外,01-11菌株中基因表达量均显著高于01-23菌株。【结论】Cluster 397.3基因表达差异与玉米大斑病菌生理小种的分化和致病特异性有关,该基因簇可能参与了玉米大斑病菌寄主选择性毒素的生物合成。     

PCR扩增法检测江苏省5大淡水湖泊产毒微囊藻的空间分布

微囊藻毒素(Microcystin,MC)的产生受微囊藻毒素合成酶基因簇(microcystin biosynthesis gene,mcy)调控,常用PCR扩增mcy基因检测产毒微囊藻.采集江苏省5大淡水湖泊——太湖、滆湖、高宝-邵伯湖、洪泽湖和骆马湖的水样,测定水体营养盐浓度和叶绿素a浓度,根据叶绿素a浓度计算5个湖泊的富营养化指数(Trophic state index,TSI),同时应用单一和多重PCR扩增mcy基因.结果表明,太湖和滆湖处于富营养和超富营养化水平,洪泽湖和骆马湖处于中营养和富营养化水平,高宝-邵伯湖处于寡营养水平.太湖、滆湖、洪泽湖和骆马湖的所有水样均检出mcy基因,4个湖泊水体受到微囊藻毒素的潜在威胁,高宝-邵伯湖没有检测出mcy基因的存在,尚未受微囊藻毒素的污染.     

固氮施氏假单胞菌电子传递复合体rnf基因簇的功能鉴定

能量供应是限制生物固氮效率的重要因素,电子传递复合体是生物固氮过程中能量产生的重要组成部分。基因组分析表明,在联合固氮菌施氏假单胞菌A1501基因组中存在两套编码电子传递复合体rnf,分别为基因簇rnf1和rnf2,其中rnf1位于固氮基因岛上,rnf2基因簇位于核心基因组上。为了明确两套电子传递体在生物固氮过程中的功能,分别构建了rnf1和rnf2基因簇的突变株并测定了相关表型。结果发现,在基本培养基中两个基因簇的突变都不影响菌体生长,可能相互之间存在着功能互补;固氮酶活性测定结果表明,位于固氮基因岛中的rnf1基因簇缺失造成固氮酶活下降80%以上,而rnf2基因簇的缺失对酶活无显著影响。进一步采用启动子-lacZ融合表达策略探究了基因簇rnf1对固氮酶结构基因nifH转录的影响,发现rnf1极性突变株中nifH的启动子转录活性仅为野生型的17.59%,推测rnf1缺失造成了固氮条件下能量产生匮乏,胞内碳氮比失衡,进而造成固氮系统表达受抑制。     

利用PCR-RFLP方法鉴别黄曲霉毒素产毒菌株

【目的】开发一种精准度高、灵敏性好、简便快捷的鉴别黄曲霉毒素产毒菌株的方法,为粮食储藏中黄曲霉毒素污染提供早期预警,为食品工业的质量安全控制提供技术保障,为黄曲霉毒素污染的生物防治提供无毒微生物来源。【方法】利用生物信息学方法分别以黄曲霉（Aspergillus flavus）、寄生曲霉（Aspergillus parasitieus）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、酱油曲霉（Aspergillus sojae）的黄曲霉毒素合成基因簇中的关键调控基因aflR及其启动子序列为研究对象,采用PCR-RFLP方法对黄曲霉毒素可能产生菌株进行鉴别分析研究;为进一步验证PCR-RFLP方法对产毒菌株区分结果,利用大豆培养基对上述菌株进行发酵培养,并利用HPLC方法测定了菌株产毒能力。【结果】生物信息学分析结果表明黄曲霉毒素可能产生菌株的aflR高度同源, 但启动子和结构基因的部分碱基出现了规律性变异,并导致了限制性酶切图谱中的NheⅠ、PvuⅡ和HincⅡ等限制性酶切位点的改变;通过提取各菌株基因组DNA,PCR扩增得到aflR和启动子序列片段,测序得知片段长度分别为798 bp和 515bp;PCR-RFLP鉴定结果表明产生黄曲霉毒素菌株的aflR启动子片段经NheⅠ酶切后得到176 bp和339 bp 2个片段,不产毒菌株无该限制性酶切位点;试验进一步对黄曲霉菌和寄生曲霉菌aflR结构基因的分析发现,利用HincⅡ分别处理黄曲霉和寄生曲霉的aflR的结构基因,可以分别得到3个片段（387、250和161 bp）和2个片段（548、250 bp）;利用PvuⅡ分别处理黄曲霉和寄生曲霉的aflR结构基因,可以分别得到2个片段（652、146 bp）和3个片段（413、239和146 bp）;产毒试验表明,米曲霉菌和酱油曲霉菌不产生黄曲霉毒素,PCR-RFLP分析表明不产毒的黄曲霉菌的确丧失了产生黄曲霉毒素的能力;产生黄曲霉毒素各曲霉菌株之间产毒能力差异显著,不但产生的黄曲霉毒素总量高低相差几十倍,其产生的黄曲霉毒素组分也不尽相同。【结论】本研究阐明了在可能产生黄曲霉毒素关键基因aflR序列中存在的差异,通过PCR-RFLP方法快速鉴别黄曲霉菌株产毒与否,并且对黄曲霉和寄生曲霉两种曲霉进行了区分。黄曲霉毒素产生菌株鉴定方法的开发,将为粮油食品安全检测和质量控制,粮食食品生产过程的质量安全控制与监测提供基于分子水平的新型技术。     

生物工程抗虫作物的研究

近几年,科学界提出了一种新的治虫方案,往植物体内插入能够产生毒素的基因,使植物的每个细胞都按基因的指令制造一定量的毒索,当害虫危害作物时被毒杀。 从理论上讲,这种方法有极大的吸引力:可以使选用基因产生的毒素只毒杀害虫,而对鸟类和高级动物毫不损伤;并且不污染环境。     

单细胞水平原钙黏蛋白基因簇的转录分析

原钙黏蛋白(protocadherin,Pcdh)基因簇由紧密相连的3个基因簇(Pcdhα、Pcdhβ和Pcdhγ)组成,其中α、β基因簇包含可变区外显子(C型和非C型)和恒定区外显子。这种独特的基因排列方式使Pcdh基因簇具有产生单细胞分子多样性的潜能。目前,在单细胞水平有关Pcdh基因簇转录表达的研究较少。为了探索单细胞Pcdh基因簇的转录表达模式,利用显微操作系统并结合RT-PCR方法,在单细胞水平分析了小鼠大脑皮层和人类神经母细胞瘤细胞系SK-N-SH的Pcdhα和Pcdhβ基因簇表达模式。研究发现Pcdhα和Pcdhγ的C型和非C型亚型均是随机表达,每个单细胞表达不同组合的若干个Pcdh基因簇亚型。本研究表明,在小鼠大脑皮层及人类神经母细胞瘤的单个细胞中,Pcdh基因簇的转录表达都能够产生单细胞表面分子多样性。这为进一步揭示神经元中Pcdh基因簇表达调控的分子机理及其在大脑神经回路中的功能奠定理论基础。     

镰刀菌及其伏马毒素的危害和防控

真菌毒素(mycotoxin)是真菌产生的有毒次级代谢产物,其中伏马毒素对粮食的污染严重威胁人和动物健康,长期过量暴露于含有毒素的食品或饲料会引起人类和动物的中毒或各种疾病,严重者甚至死亡.本文综述了伏马毒素的结构、种类、毒性机理、生物合成基因序列群和基因调控机制及其控制和预防方法,为镰刀菌的生物防治和有效控制伏马毒素...     

玉米小斑病菌(Drechslera maydis)与玉米圆斑病菌(Drechslera carbonum)种间杂交的初步研究

研究相关种内控制有性机制的遗传体系,可以对进化的方向和形式提供重要的信息。研完交配机制中,遗传上的相似之处和不同之处,是确定属内各个种的进化地位和相互间关系的重要方法。研究种间杂交的频率和程度,以及种间杂交和种内交配可育也有利于进行生物评定。本实验通过D.maydis种内交配和D.maydis与D.carbonum种间杂交的初步研究结果,对D.carbonum的分类地位提出一些初步看法。     

玉米圆斑病病菌的生物学特性研究

[目的]研究玉米圆斑病（Bipolaris carbonum Wilson）病菌的生物学特性。[方法]以玉米圆斑病病菌菌种为供试材料,试验不同碳源、氮源和温度对菌丝生长的影响,以及不同碳源、氮源、温度和pH对孢子萌发的影响。[结果]适宜菌丝生长的碳源为可溶性淀粉、山梨醇、木糖,氮源为硝酸钾;最适菌丝生长的温度为26℃;适宜病菌孢子萌发的碳源为蔗糖、葡萄糖和可溶性淀粉,氮源为L-亮氨酸、L-丙氨酸和甘氨酸;最适孢子萌发的温度为25℃;适宜玉米圆斑病菌孢子萌发的pH为7。[结论]该研究为防治玉米圆斑病提供理论基础。     

玉米圆斑病研究概述

 1926年在美国伊利诺伊州首次发现玉米圆斑病,现已蔓延至30多个国家。该病由玉米生平脐蠕孢菌［Bipolaris zeicola（G.L. Stout）Shoemaker（有性态为Cochliobolus carbonum R.R. Nelson）］侵染引起。玉米圆斑病菌属异宗配合菌,其有性过程受交配型基因控制,有性态可在实验室内诱导产生,并可与玉米小斑病菌和燕麦枯萎病菌发生种间杂交。除侵染叶片外,还可侵染果穗、苞叶和叶鞘等部位。病原菌在种子、病残体和土壤中越冬,为翌年的侵染源,以后借气流、雨水传播。品种抗性、气候和栽培条件对病害发生有较大影响。但国内对病害的抗病育种、病害流行和防治方面研究不足。     

几种植物病原真菌致病毒素的初步研究（Ⅰ）

试验明确了玉米大斑病、小斑病、圆斑病，小麦根腐病、赤霉病病菌毒素的基本特性，病原菌培养滤液的致病作用，制备方法，影响毒素作用的因素，稳定性以及评定毒素测定的生物测定方法，为保证毒素作用的隐定性，制定出了一套系统的规范化的毒素制备程序。     

玉米圆斑病菌（Helminthosporium Carbonum）致病毒素研究初报

玉米圆斑病菌1号和2号生理小种均能产生对寄主具有选择性的致病毒素(HC—毒素)。根据HC—毒素处理玉米根冠细胞后细胞的死亡情况,能较确切地反映如同分生孢子接种结果一样的抗感反应。HC—毒素的生物测定以根冠细胞测定法较精确。测定不受光照影响。培养基中性偏酸有利于活体外培养获得毒素作用较强的滤液。     

抗核盘菌海洋放线菌的分离筛选及其抗菌作用测定

从连云港海域采集海水、海泥、漂浮物、海洋动物及海洋植物样品,分离得到47株海洋放线菌,采用平板对峙培养法和打孔法测定放线菌不同菌株及其发酵液对土传植物病原真菌核盘菌的菌丝生长和菌核萌发的抑制作用,以玉米小斑病菌、玉米圆斑病菌、小麦赤霉病菌、棉花枯萎病菌、雪腐镰刀病菌、斑点落叶病菌、小麦根腐病菌、细链格孢病菌、番茄早疫病菌等植物病原真菌为受试菌,测定不同放线菌菌株的抑制谱.结果表明,放线菌菌株BM-2、T-6、T-1-1、D-3、XS-X5-3、MH-7和XL-7对核盘菌的菌丝生长和菌核的萌发具有较强的抑制作用,同时对供试的9种植物病原真菌具有明显的抑制作用,其中以BM-2菌株的抑菌作用最强,具有较好的研究开发应用前景.     

玉米圆斑病菌致病毒素的研究进展

玉米圆斑病菌(Helminthosporium carbonum)和寄主玉米作用过程中所产生的致病毒素(简称HC-毒素)是圓斑病菌诱发玉米发生圆斑病的主要因素。国外在HC-毒素的特性、致病机理以及毒素的应用等方面已有大量研究报导。本文就HC-毒素的特性、致病机理、生物测定及应用等方面作了比较全面的评述。     

玉米蠕孢类病菌生理分化研究的历史与现状

玉米上的蠕孢类病茵主要有玉米大斑病菌、、玉米小斑病菌和玉米园斑病菌。本文对上述3种病菌生理小种研究的历史和现状进行了评述,指出了研究中的最新进展及存在的问题,以便更好地指导当前生产中的抗病育种工作。     

穗粒腐病菌对玉米幼苗的致病性研究

对河南省玉米杂交种穗粒腐病原菌分离鉴定的结果表明,玉米杂交种籽粒(或病粒)中串珠镰刀菌的带菌率最高,分离频率为59.61%,其次为木霉菌,分离频率为14.97%。从玉米杂交种中分离到的穗粒腐病菌对玉米幼苗致病性的测定结果表明,串珠镰刀菌、蠕孢菌和禾谷镰刀菌对玉米幼苗的致病力较强,只是发病时间、病害蔓延速度有所差异。病原菌分离频次的高低与病原菌的致病性强弱无相关性。     

抗植物病原真菌海洋细菌的抗菌作用研究

利用植物病原真菌雪腐镰刀病菌(Fusarium nivale)、棉花枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.vasinfectum)、玉米小斑病菌(Biploaria maydis)、玉米圆斑病菌(Helminthosporium carbonum)、小麦赤霉病菌(Fusarium graminearum)、细链格孢菌(Alternaria tenuis)、小麦根腐霉病菌(Biploaris sorokiniana)、番茄早疫病菌(Alternaria solani)和斑点落叶病菌(Alternaria alternata)作为指示菌,采用平板对峙法测定海洋细菌的抑菌作用,用打孔法测定海洋细菌的无菌发酵液对指示菌菌丝生长的抑制作用.结果表明:海洋细菌及其发酵液对供试的植物病原真菌具有较强的抗菌作用;显微观察结果表明海洋细菌导致病原真菌菌丝扭曲、分生孢子芽管畸形.其中菌株L1-9对植物病原真菌生长的抑制作用最强,对9种植物病原真菌都有较强的抑制作用.