几丁质酶基因和β-1.3-葡聚糖酶基因的克隆及双价基因在枯草芽胞杆菌B-908中的表达

 本文综述了几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的研究历史及特点,几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的分子生物学方面研究进展,以及几丁质酶基因和β-1,3-葡聚糖酶基因在植病生防方面的应用概况。以几丁质酶产生菌粘质沙雷氏菌Serratia marcescens和β-1,3-葡聚糖酶产生菌环状芽孢杆菌Bacillus circulans为供体菌株,提取其染色体DNA。经Sau3 Al部分酶切后,插入克隆质粒pUC19,分别建立了几丁质酶基因文库和β-1,3-葡聚糖酶基因文库。     

螺旋毛壳ND35 β-1,3-葡聚糖酶的诱导、性质及其抑菌作用

 以病原菌Rhizoctonia solani的细胞壁为诱导物,模拟毛壳菌自然的重寄生过程,研究了内生真菌螺旋毛壳(Chaetomium spirale) ND35 β-1,3-葡聚糖酶的产酶条件、性质,尤其是不同碳源的调控作用。结果表明,不同种类的真菌细胞壁及几丁质和昆布多糖,均可诱导产生β-1,3-葡聚糖酶,而作为分解代谢产物的葡萄糖则抑制产酶。经硫酸铵沉淀、DEAE-Sepharose阴离子交换层析及Phenyl-Sepharose疏水层析,并通过SDS-PAGE鉴定,纯化了一种分子量约为73 kDa的内切β-1,3-葡聚糖酶GLUC73。其最适反应温度为55℃,在40℃以下较稳定;最适pH值为5.5,在pH 5-9范围内均很稳定;酶活性受Hg²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Mg²⁺等金属离子不同程度的抑制,Mn²⁺和Co²⁺对酶有激活作用;以昆布多糖为底物时,该酶的米氏常数K_m为0.412 mg·mL^-1,最大反直速度V_max为3.876 U·mL^-1。粗酶液同时具有β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶活性,离体抑菌试验表明,对苹果炭疽病菌(Glomerella cingulata)、杨树腐烂病菌(Valsa sordida)、苹果树腐烂病菌(Valsa mali)的菌丝生长和孢子萌发有明显的抑制作用。通过对β-1,3-葡聚糖进行免疫细胞化学标记和超微结构观察,间接证明了β-1,3-葡聚糖酶在螺旋毛壳重寄生过程中的作用。     

内生菌螺旋毛壳抗生素和水解酶的协同抗真菌作用

 生防因子螺旋毛壳(Chaetomium spirale) ND35生长于含立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)菌丝细胞壁制备物的SM培养基中,从培养滤液提取的粗酶液强烈抑制Valsa sordida、Valsa mali、Glomerella cingulata和Curvulavia lunata病原真菌的菌丝生长和孢子萌发。经DNS法检测,粗酶液同时具有β-1,3-葡聚糖酶(包括内切和外切酶)和几丁质酶活性,分别为0.19 U.mg-1和0.09 U.mg-1。生长于3%玉米粉浸渍液的螺旋毛壳ND35的培养滤液也能抑制上述病原菌的菌丝生长和孢子萌发。离体条件下检测了ND35产生的一纯化的具有分子量为73 kD的内切β-1,3-葡聚糖酶(GLUC73)和一纯化的抗生素对苹果炭疽病菌的分生孢子萌发和芽管延长的抑制效果。当内切β-1,3-葡聚糖酶使用浓度为180 μg·mL^-1时,抑制了测试真菌的孢子萌发,造成细胞壁的改变,导致了菌丝顶端的破裂;抗生素的有效抑菌中浓度ED₅₀为1.75 μg·mL^-1。单独应用时,1.0 μg·mL^-1的抗生素或40 μg·mL^-1的内切β-1,3-葡聚糖酶没有或仅有很低的抑菌效果;两者组合导致孢子萌发约78%受抑制。甚至10 μg·mL^-1的内切β-1,3-葡聚糖酶也使1.5 μg·mL^-1抗生素的抑菌作用从低于25%增加到超过50%的抑菌效果。此外,80 μg·mL^-1的内切β-1,3-葡聚糖酶使1.0 μg·mL^-1抗生素的抑菌活性从0%提高到90%。抗生素和β-1,3-葡聚糖酶的协同抗菌活性可能在内生菌螺旋毛壳的植病生防中起重要作用。     

β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶活性与大豆对疫霉根腐病抗性的关系

 为了明确β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶与大豆抗疫霉根腐病的关系,测定了不同抗性大豆品种接种大豆疫霉菌后β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶活性的变化情况和2种酶对大豆疫霉菌的抑制作用。结果表明,大豆疫霉菌能诱导大豆β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的活性增强,但2种酶在积累速度和幅度上,抗病品种和感病品种有显著的差异。与感病品种"857-1"相比,抗病品种"垦农4号"2种酶活性不仅升高的速度快、幅度大,且高活性维持的时间长。β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶混合液对大豆疫霉菌的菌丝生长、孢子囊形成和孢子萌发的抑制作用明显,其次是β-1,3-葡聚糖酶,而几丁质酶对大豆疫霉菌的抑制作用不明显。表明大豆对大豆疫霉根腐病的抗性与β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的活性呈正相关关系。β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶混合对大豆疫霉菌的抑制具有协同增效作用。     

木霉REMI突变株主要生防酶活性改变及其基因部分序列差异的研究

本文探讨了来源于同一出发菌株木霉T21的不同木霉REMI突变株的主要生防酶活性的改变及其基因部分序列的差异,利用生化技术测定了木霉几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶酶活性,并对这两种酶的基因部分序列进行了分析.结果表明,木霉REMI突变株几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性变化较大;相对于出发菌株T21,菌株Ttrm68和Ttrm31酶活性极显著高于出发菌株T21,而Ttrm94则极显著低于T21.采用简并引物克隆几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶基因的部分序列,发现菌株Ttrm68、Ttrm31在几丁质酶基因中插入了GGTATCGATATCGAC片段,菌株Ttrm94在β-1,3-葡聚糖酶基因中插入了GTC片段.     

补骨脂提取物对黄瓜体内防御酶系的影响

补骨脂粗提物处理两叶一心生长期的黄瓜幼苗,研究其诱导黄瓜抗病性的生理生化机制。补骨脂提取物在40和400mg/L浓度下,黄瓜体内过氧化物酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶等一些防御酶活性均在处理后7～9d达最高;几丁质酶活性在处理后2、3d时达到高峰,分别是对照的1.64、1.5倍,然后逐渐下降,分别在7、9d基本回到对照水平;β-1,3-葡聚糖酶活性在处理后2、5d达到最大值,酶活性是对照的2.02、1.34倍,然后迅速下降,处理后分别在5、9d基本回到对照水平。从所测定的几种酶活性变化时间来看,补骨脂提取物处理黄瓜幼苗后,首先使黄瓜体内的几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶等病程相关蛋白活性升高,然后在两者的作用下,诱导了黄瓜体内过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)等一些防御酶活性的提高。     

虎杖提取物对苹果腐烂病菌的抑菌机制

本文采用乙醇热回流法提取虎杖,以苹果腐烂病菌为指示菌,利用固体培养方法研究虎杖乙醇提取物对病菌的抑制率,通过液体培养方法研究其对菌丝形态、菌丝干重等的影响,同时探究其对菌丝体内几丁质酶活性、β-1,3-葡聚糖酶活性、蛋白酶活性、可溶性蛋白含量及还原糖含量等一些生理生化指标的影响。结果表明,虎杖乙醇提取物对苹果腐烂病菌有明显的抑制作用。当虎杖提取物浓度达800 mg/L时,对菌丝干重的抑制率高达96.5%;抑制蛋白、葡萄糖等菌体细胞内物质的合成,其含量最高可降低为对照的45.2%和23.0%,从而使病菌代谢速度减慢,抑制其生长;使2种细胞壁相关水解酶,几丁质酶和β-1,3葡聚糖酶的活性分别升高3.36和7.98倍,降解细胞壁,破坏菌体结构,使菌体自溶。     

解淀粉芽孢杆菌LJ02对黄瓜抗灰霉病菌的生防效果及其诱导抗性机理的初步研究

 为了解生防解淀粉芽孢杆菌LJ02诱导黄瓜抗灰霉病菌的防治效果和作用机制,分别测量了LJ02的发酵上清液和菌体悬浮液的诱导持效期、最适使用浓度以及最佳施用方法,并采用荧光定量PCR的方法法测定了LJ02诱导处理后黄瓜根部和叶部组织中分别表达PR1a蛋白、β-1,3-葡聚糖酶、几丁质酶、过氧化物酶的抗性基因PR-1、PR-2、PR-3、PR-9的相对表达量。结果表明,LJ02诱导黄瓜抗灰霉病菌的持效期在7 d左右,且原液与100倍稀释液效果最好,灌根施用效果最佳。LJ02发酵上清液可诱导PR-1、PR-3、PR-9的表达,LJ02菌体悬浮液可诱导PR-1、PR-2、PR-3的表达。     

稻瘟病菌一假定几丁质酶多克隆抗体的制备及其检测

 为检测几丁质酶的表达,制备稻瘟病菌的一假定几丁质酶多克隆抗体,探索其可能运用。将稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae) 几丁质酶基因克隆入融合表达载体pET\|32a,并在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中进行诱导表达。表达菌株经0.5 mmol/L IPTG诱导4～6 h后,用Ni²⁺\|NTA亲和柱纯化蛋白,得到可溶的几丁质酶\|His融合蛋白。以该融合蛋白免疫新西兰雄兔,制备多克隆抗体。ELISA分析表明该抗体效价达1∶204 800,特异性良好。用该抗体ELISA检测了稻瘟病菌4个不同田间菌株中,不同的菌株表达量不同。对稻瘟病菌侵染水稻3、5和7d后的病叶进行抗原Western验证,结果表明,稻瘟病菌不同的侵染时间其几丁质酶表达量有明显差异。 几丁质酶表达的差异是否与菌株间致病型等生物学和生理学差异有关,目前正在进一步研究。     

解淀粉芽孢杆菌LJ02对黄瓜抗灰霉病菌的生防效果及其诱导抗性机理的初步研究

 为了解生防解淀粉芽孢杆菌LJ02诱导黄瓜抗灰霉病菌的防治效果和作用机制,分别测量了LJ02的发酵上清液和菌体悬浮液的诱导持效期、最适使用浓度以及最佳施用方法,并采用荧光定量PCR的方法法测定了LJ02诱导处理后黄瓜根部和叶部组织中分别表达PR1a蛋白、β-1,3-葡聚糖酶、几丁质酶、过氧化物酶的抗性基因PR-1、PR-2、PR-3、PR-9的相对表达量。结果表明,LJ02诱导黄瓜抗灰霉病菌的持效期在7 d左右,且原液与100倍稀释液效果最好,灌根施用效果最佳。LJ02发酵上清液可诱导PR-1、PR-3、PR-9的表达,LJ02菌体悬浮液可诱导PR-1、PR-2、PR-3的表达。     

微管、微丝特异性抑制剂处理对水稻抗病性的影响

 微管特异性抑制剂oryzalin、微丝特异性抑制剂细胞松弛素A (cytochalasin A,CA)和细胞松弛素D (cytochalasin D,CD)的试验表明:oryzalin在5~50μmol/L、CA在0.5~1.0μg/mL、CD在1~20μg/mL的浓度范围内,对稻瘟病菌孢子的萌发和附着胞的形成基本上没有影响。采用以上几种细胞骨架特异性抑制剂处理水稻叶鞘都可以不同程度地抑制寄主细胞抗病菌扩展的能力。在抑制剂处理的水稻叶鞘细胞中,病菌扩展的速度加快。进一步的观察发现,抑制剂处理抑制水稻细胞抗病菌的扩展能力与水稻的抗病防卫反应如原生质颗粒化、多酚类物质的积累和HR发生的延迟是相关的。     

水稻与稻瘟病菌非亲和性互作中重要防御酶活性变化规律研究

 选以CO39为背景的水稻抗稻瘟病近等基因系,与稻瘟菌生理小种ZC₁₃(菌株97-151a)组成的3类典型非亲和性互作,以亲和性互作为对照,对各互作中过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、几丁质酶及β-1,3-葡聚糖酶的活性变化规律进行了系统研究。完全非亲和性互作C101A51/97-151a、高度非亲和性互作C101L AC/97-151a及中度非亲和性互作C104 PKT/97-151a,POD比活性接种后即开始明显升高,48h前达到高峰,升高趋势一直持续到7d完全显症时,幅度基本与各互作非亲和程度呈正相关;亲和性互作CO39/97-151a接种后40 h POD比活性才开始升高,4~6 d达到高峰,峰值也较大。3类非亲和性互作PAL比活性在接种后0 h或16 h开始较明显升高,整个互作中形成3~4个较明显的峰;亲和性互作中PAL比活性一直明显下降。3类非亲和性互作外切几丁质酶比活性接种后即开始升高,基本一直保持升高趋势,在40 h前幅度较大,并形成1~3个较高的峰;亲和性互作外切几丁质酶比活性接种后即开始大幅度升高直至完全显症,48h后幅度远高于非亲和性互作。3类非亲和性互作β-1,3-葡聚糖酶比活性在24 h内开始较明显升高,在48h前形成2~3个较明显的峰;亲和性互作在接种后β-1,3-葡聚糖酶比活性即开始升高,在48h后显著高于非亲和性互作。讨论了POD、PAL、几丁质酶及β-1,3-葡聚糖酶参与水稻抗稻瘟病的可能性。     

蓝桉果实抗稻瘟菌成分的分离及其活性

 通过抗菌活性测定, 蓝桉(Eucalyptus globulus Labill.)果实乙醇提取物中抗稻瘟菌活性成分主要存在于石油醚萃取部分和乙酸乙酯萃取部分。从石油醚部分和乙酸乙酯部分分离到的15个化合物中, β-桉叶油醇和β-谷甾醇对稻瘟菌孢子萌发具有较强的抑制活性, 它们对稻瘟菌孢子萌发的半抑制浓度(IC₅₀)分别为62.9和141.4μg/mL。其它化合物对稻瘟菌孢子萌发只有轻微的抑制活性。     

Immunocytochemical localization of β-1,3-glucanase and chitinase in Fusarium culmorum -infected wheat spikes

Two antisera raised against acidic β-1,3-glucanase and acidic chitinase from tobacco were used to investigate the subcellular localization of the two enzymes in Fusarium culmorum -infected wheat spike by means of the immunogold labelling technique. The studies demonstrated that the distribution of β-1, 3-glucanase and chitinase were very similar in the uninoculated healthy and infected wheat spikes. The enzymes were localized mainly in the cell walls of different tissues including the lemma, ovary and rachis of the wheat spike, while the cytoplasm and organelles of cells in these tissues showed almost no labelling. However, the accumulation of β-1,3-glucanase and chitinase in the infected wheat spikes differed distinctly between resistant and susceptible wheat cultivars. The labelling densities for the two enzymes in the infected lemma, ovary and rachis of the susceptible cultivar Agent increased only slightly as compared to the corresponding uninoculated healthy tissues, whereas higher labelling densities of β-1,3-glucanase and chitinase were found in the infected tissues of wheat spikes from the resistant cultivar Arina compared to the corresponding uninoculated healthy tissues. Furthermore, the labelling of β-1,3-glucanase and chitinase also occurred over the cell walls of the hyphae in the infected wheat spike, but not over the hyphal cytoplasm. In addition, labelling for the two enzymes was often detected over the cell wall appositions and the electron-dense material located between the host cell and the hyphal cell in the infected tissues of the resistant wheat cultivar. The findings reported in the present study indicate that β-1,3-glucanase and chitinase accumulation in the F. culmorum -infected wheat spike may be involved in resistance to pathogen spread in the host tissue.     

水稻抗病性反应的cDNA微阵列分析及一个新基因OsBTB的发现

 利用含1106条水稻独立基因的cDNA微阵列,检测水稻近等基因系H7R/H7S受稻瘟病菌诱导8h的表达谱差异。结果显示:基因表达谱变化明显,在980组有效数据中,共检测到170条基因的表达丰度发生显著变化,其中上调表达基因106条,下调表达基因64条。通过与NCBI水稻数据库进行BLASTn比对分析,发现这些差异表达基因包含β-1,3-葡聚糖酶、富甘氨酸蛋白在内的已知基因33条,未知基因137条。对10个未知基因进行生物信息学分析后,其中获得一个含全长基因并具有BTB/POZ结构域的克隆T007F02(http://www.estarray.org),该基因命名为OsBTB。该克隆的cDNA序列具有完整的ORF区,OsBTB上游具有典型的启动子区。结果经测序得到证实。高通量的RNA斑点杂交证实:在抗性供试水稻中,该基因在水稻接种稻瘟病菌早期(8~12h)受诱导高表达;在感病品种中,该基因表达无明显改变。结果提示OsBTB基因在功能上可能与水稻抗瘟性过程密切相关。     

一株拮抗水稻白叶枯病菌的淡紫灰链霉菌的筛选鉴定及其生防效果研究

 为发现绿色安全的水稻白叶枯病天然生物防治微生物,本研究从植物根际土壤中分离获得165株放线菌。利用共培养法和牛津杯法,筛选获得了5株拮抗水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)的放线菌,其中拮抗能力最强的是Sl-10菌株,发酵液抑菌圈直径为62.1 mm ± 1.5 mm。根据形态特征、生理生化实验、16S rDNA序列和系统发育分析,鉴定Sl-10菌株为淡紫灰链霉菌(Streptomyces lavendulae)。Sl-10菌株发酵液对大豆斑点病菌(Pseudomonas syringae pv. glycinea)、烟草野火病菌(P. syringae pv. tabaci)、油菜黑腐病菌(X. campestris pv. campestris)、大豆斑疹病菌(X. axonopodis pv. glycines)、水稻条斑病菌(X. oryzae pv. oryzicola)、烟草青枯病菌(Ralstonia solanacearum)和番茄叶斑病菌(P. syringae pv. tomato)7种植物病原细菌均有拮抗作用。Sl-10菌株发酵液具有较好的耐光、耐酸碱和热稳定性。SDS-PAGE电泳结果显示,Sl-10菌株可抑制Xoo的蛋白质合成。4个品种水稻(甬优15、湘两优900、嘉丰2号和甬优1540)喷施Sl-10菌株发酵液,水稻白叶枯病的病斑抑制率达到82.27%~91.78%。研究结果显示,淡紫灰链霉菌Sl-10菌株具有较好的水稻白叶枯病生物防治潜能。