稻瘟病菌效应蛋白MoIEEP1功能初探

由稻瘟病菌引起的稻瘟病是全球最严重的植物真菌病害之一, 严重威胁水稻生产安全?效应蛋白是病原菌与植物对抗过程中分泌产生的一种蛋白质, 可作为毒力因子促进侵染或作为无毒因子触发防御反应?本研究对实验室前期筛选到的在稻瘟病菌侵染早期诱导表达的效应蛋白(infection-induced expression effector protein 1, MoIEEP1)进行了功能验证与分析?结果表明: MoIeep1 在稻瘟病菌侵染初期8 h表达量最高; 信号肽和亚细胞定位分析验证该蛋白N端含有17个氨基酸的信号肽且在水稻原生质体中呈明亮点状的定位信号, 初步推测该定位信号为过氧化物酶体或线粒体等细胞器; 与野生型菌株Guy11相比, MoIeep1 基因敲除突变体菌丝生长无明显差异, 但其致病性受到影响?以上研究结果为进一步探究该蛋白质的作用机理打下良好基础, 也为揭示其他效应蛋白在稻瘟病菌侵染水稻过程中的功能提供新的理论依据?     

大丽轮枝菌及激素处理后棉花酵母双杂交文库的构建

大丽轮枝菌是引起棉花、马铃薯等重要作物黄萎病的土传病原真菌,其分泌的胞外蛋白是侵染寄主的重要毒力因子,因此研究胞外蛋白与寄主的相互作用具有重要意义.本研究旨在构建高效的棉花酵母双杂交cDNA文库,并通过已知大丽轮枝菌效应子VCR1互作蛋白的筛选来评价构建文库的质量.分别采用大丽轮枝菌及茉莉酸甲酯、水杨酸和乙烯处理海岛棉...     

沼泽红假单胞菌Atp2蛋白的原核表达及稻瘟病菌的互作蛋白初步筛选

光合细菌沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonas palustris PSB06是对稻瘟病具有良好防效的生防菌株。为进一步挖掘其生防代谢产物,前期通过蛋白层析分离技术,从PSB06培养液中鉴定到一个ATP合成亚基Atp2蛋白,ATP2基因编码序列为1431 bp。构建了pET32a（+）-ATP2重组表达载体,原核表达纯化后获得的Atp2蛋白产物用SDS-PAGE和Western blot进行鉴定。试验证明Atp2蛋白显著抑制稻瘟病菌的附着胞形成和在水稻寄主上的致病力。为阐明Atp2蛋白抑菌机理,通过酵母双杂交技术,以Atp2为诱饵筛选稻瘟病菌cDNA文库,获得了7个与Atp2有相互作用的蛋白质,分别是E3泛素连接酶复合物（MGG_04978）,两个核糖体蛋白（MGG_16204、MGG_04977）和4个假定蛋白（MGG_09168、MGG_01034、MGG_03543、MGG_00718）,研究结果为揭示Atp2蛋白抑制稻瘟病菌的作用机制提供理论基础。     

利用绿色荧光蛋白GFP研究稻瘟病菌与水稻的互作

稻瘟病菌Magnaporthe oryzae严重威胁水稻的产量与质量,明确稻瘟病菌与水稻互作过程及机理,对防治稻瘟病具有重要意义。本研究利用稻瘟病菌常用致病菌株GUY11和ZB25,构建了绿色荧光蛋白GFP的过量表达菌株,并通过荧光显微观察菌株侵染寄主水稻过程中侵染结构的形成与发育,包括孢子萌发、附着胞形成、侵染钉形成、侵染菌丝增殖、坏死斑形成及产孢。另外,通过比较过量表达菌株对稻瘟病高抗水稻和易感水稻的侵染过程,发现侵染过程的差异主要集中于侵染钉的穿透和侵染菌丝的定殖。本研究为分析稻瘟病菌对寄主水稻的定殖规律提供了一种有效工具。     

致病疫霉诱导的马铃薯酵母双杂交文库构建及无毒蛋白PiAVR3b寄主靶标筛选

致病疫霉是引起番茄、马铃薯晚疫病的植物病原卵菌,其分泌的效应蛋白在抑制寄主免疫方面发挥重要功能。鉴定效应蛋白的寄主靶标对研究植物与病原菌互作具有重要意义。本研究构建了高效马铃薯酵母双杂交cDNA文库,并通过筛选致病疫霉无毒蛋白PiAVR3b的互作蛋白来评价构建文库质量。分别提取接种致病疫霉后24 h和48 h的马铃薯栽培种‘合作88’叶片RNA,等量混合后构建cDNA文库。次级文库容量为1.6×10~7 cfu/mL,重组率为100%,插入片段平均在1 000 bp以上。以PiAVR3b为诱饵,通过酵母双杂交筛选初步获得10个候选靶标蛋白。经点对点验证,进一步确定了4个与PiAVR3b互作的靶标蛋白,分别是马铃薯MYB-like蛋白、线粒体外膜孔蛋白、碳分解代谢抑制蛋白、肽基脯氨酰异构酶。本研究构建的酵母双杂交文库为致病疫霉效应蛋白靶标筛选及植物与病原菌互作研究奠定了基础。     

稻瘟病菌重金属抗性蛋白的生物信息学分析

稻瘟病菌重金属抗性蛋白是稻瘟病菌在进化过程中产生的分泌型抗性蛋白,其可能对该病原菌在高浓度重金属环境中的生长、繁殖及生活史完成具有重要作用。为了明确稻瘟病菌重金属抗性蛋白的生物信息学特性,本研究利用多种生物信息学网站与软件对获得的3种重金属抗性蛋白的理化性质、结构域、三级结构、亚细胞定位等进行分析,并构建了系统进化树,同时预测了蛋白的组织表达特异性。该研究结果可为从遗传学方面深入了解重金属抗性蛋白在稻瘟病菌生长发育、繁殖和致病过程中的真正功能奠定基础。     

稻瘟病菌CAAX蛋白酶MoRce1的功能研究

 蛋白质的翻译后异戊烯化修饰(CAAX修饰)能够介导真核生物中许多重要蛋白质的亚细胞定位以及蛋白与蛋白间的相互作用。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引致的稻瘟病是水稻最重要病害之一,造成全球水稻严重减产。为深入了解稻瘟病菌致病机理,更好地防控稻瘟病,我们研究了异戊烯修饰是否影响稻瘟病菌的生长发育和致病性。首先从稻瘟病菌基因组数据库中鉴定到一个稻瘟病菌的异戊烯蛋白酶MoRce1,同源比对发现MoRce1保守结构域在各物种之间变化较大,猜测在不同物种中该蛋白可能出现了功能分化。经同源重组方法敲除MoRCE1基因,发现MoRCE1缺失突变体在胁迫培养条件下细胞壁完整性明显缺陷,但是对营养生长、产孢、萌发以及致病性没有明显影响,说明MoRce1蛋白可能通过参与稻瘟病菌细胞壁合成相关蛋白的异戊烯化修饰进而影响该菌细胞壁的完整性,其具体机制还有待深入研究。     

效应蛋白MoUPE4参与调控稻瘟菌致病力

稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是水稻上最重要的病害之一。效应蛋白作为一类重要的致病因子,在稻瘟菌与水稻的互作过程中起着重要作用;但目前鉴定的效应蛋白大多为经典分泌蛋白。在前期工作中,本研究室利用Shotgun质谱技术建立了稻瘟菌分泌蛋白质组数据库。其中,一个未表征的分泌蛋白(DUF967 domain-containing protein,命名为MoUPE4)被预测为候选效应子,其不含信号肽,属于非经典的分泌蛋白。本研究利用qRT-PCR、农杆菌介导的烟草瞬时表达、基因过表达、生物学表型、致病性测定等方法,对MoUPE4功能进行了分析。结果表明,MoUPE4基因的表达水平在稻瘟菌侵染水稻早期显著上调。在农杆菌介导的烟草瞬时表达试验中,MoUPE4能抑制由BAX引起的烟草叶片细胞坏死反应和H₂O₂积累。与稻瘟菌野生型菌株相比,过表达菌株OE-MoUPE4在菌落生长、对胁迫因子的敏感性、产孢量、分生孢子形态、分生孢子萌发、附着胞形成等方面都没有明显变化,但对水稻的致病力显著上升,在水稻植株内的真菌生物量明显增加。上述结...     

GTP酶激活蛋白MoGcs1参与调控稻瘟病菌的无性繁殖,附着胞分化及对外界胁迫的应答

稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是水稻上的一种毁灭性真菌病害,每年导致的稻谷产量损失可养活6千万人口。从分子水平了解该病菌的致病机理,对新型药剂靶标的挖掘和病害防控策略的制定具有重要的理论和实践指导意义。生物体存在两类GTP结合蛋白,一类是异三聚体G蛋白,另一类是小G蛋白。小G蛋白分子量为20~30 KD,具有GTP酶活性,在多种细胞反应中具有分子开关作用。小G蛋白结合GTP时被激活,可作用于下游分子使之活化。当GTP水解成为GDP时,则恢复为非活化状态。细胞中存在一些专门控制小G蛋白活性的调节因子,如鸟嘌呤核苷酸交换因子(guanine nucleotide exchange factor,GEF)和GTP酶激活蛋白(GTPase activating protein,GAP)。GEF能够催化GTP的转换,而GAP的作用是加速GTP的水解,使小G蛋白向失活的状态转变。本研究在稻瘟病菌中鉴定到一个GAP蛋白MoGcsl,并对该蛋白编码基因的生物学功能进行了研究。对MoGCS1基因进行敲除突变发现,△Mogcsl突变体产孢量显著下降,分生孢子形态异常且附着胞形成加快,但突变体的营养生长和致病能力与野生型比较无明显变化。进一步研究发现,突变体对外界盐胁迫敏感性升高,对细胞壁胁迫敏感性降低。上述结果表明,MoGcsl是稻瘟病菌生长发育过程中一个重要的蛋白,参与调控病菌的无性繁殖、附着胞分化及对外界胁迫的应答。     

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。     

云南罗平田间稻瘟菌株性状及无毒基因研究

稻瘟菌和水稻是研究禾本科作物病原-寄主互作机制的模式病理系统.云南罗平县不仅是云南省水稻主产区,栽培水稻品种多样,同时也是稻瘟病易发区,田间稻瘟菌群体组成复杂,信息流强度大.田间单孢菌株的分离和无毒基因的研究,是揭示稻瘟菌毒性变异机制和制定田间稻瘟病综合防控策略的重要基础.本研究通过单孢分离,从2017年云南罗平田间病...     

辽宁省稻瘟病菌对肟菌酯敏感性监测

为了明确稻瘟病菌对肟菌酯的敏感性,利用菌丝生长速率法测定了 2018～2019年辽宁省11个水稻产区分离的220株稻瘟病菌对肟菌酯的敏感性,并在此基础上对供试菌株的抗药性水平进行了分析.结果表明:稻瘟病菌对肟菌酯的EC50值分布范围为0.0111～0.4983 μg·mL-1,敏感性差异达44.89倍.220株稻瘟病菌...     

源于水稻品种空育163的稻瘟病菌菌株致病性分析

 为分析相同遗传背景下稻瘟病菌致病性变化情况,利用24个水稻单基因系品种为评价体系,通过喷雾接种的方式,对36个以空育163为哺育品种的稻瘟病菌株进行了分析,得出以下结论:1、供试菌株致病力强,对24个抗瘟基因的致病率在36.11%~100%之间,平均致病率77.51%,逐年增强趋势明显。2、供试菌株致病性分化严重,相似系数在0.00~1.00之间,在相似系数0.50水平上,共划分为29个类群,优势类群菌株占总菌株的13.89%。3、24个抗瘟基因对供试菌株抗谱在5.56%~56.48%之间,Pi-k^m抗谱最窄, Pi-9(t)抗谱最宽;在基因搭配前提下,Pi-9(t)& Pi-12(t)组合和 Pi-9(t)& Pi-11组合效果略好。总体分析,供试菌株致病力和致病性分化都处于较高水平,目前缺少高效抗源加以控制。     

稻瘟菌群体中dsRNA的多样性及稻瘟菌菌株QSP5中病毒对寄主生物学性状影响的研究

 真菌病毒在真菌中广泛存在,一些真菌病毒可以影响病原真菌营养生长、产孢和色素形成等性状。本文研究了真菌病毒在水稻稻瘟菌中的多样性以及其对寄主生物学性状的影响。采用单孢分离的方法从发病水稻叶片上分离获得了120个稻瘟菌菌株,其中约52%携带dsRNA片段。菌株QSP5被2个基因组为dsRNA的病毒即产黄青霉病毒1-C(Magnaporthe oryzae chrysovirus 1-C, MoCV1-C)和稻瘟菌病毒3(M. oryzae virus 3, MoV3)所侵染。对菌株QSP5进行单个的分生孢子纯化,获得了仅携带MoV3的菌株QSP5-9。菌株QSP5与QSP5-9的产孢量、菌丝形态以及菌落形态存在明显差异,经研究推测MoCV1-C与菌株QSP5 的产孢能力衰退、菌丝生长和产色素异常相关。同时对MoV3的稳定性进行了初步的研究。从稻瘟菌菌株QSP5获得了100个单孢分离物,通过对随机挑选的40个单孢分离物进行检测,结果表明这些分离物100%携带MoV3,只有部分单孢分离物携带MoCV1-C。另外,从稻瘟菌菌株QSP5-9获得了94个单孢分离物,对随机挑选的45个单孢分离物进行检测,结果表明这些分离物中均含有与菌株QSP5-9大小相同的dsRNA片段。根据以上结果推定MoV3在稻瘟菌菌株QSP5和QSP5-9及其无性后代中具有一定的稳定性。     

特基拉芽胞杆菌JN-369抗菌粗蛋白的理化性质和抑菌效果

特基拉芽胞杆菌Bacillus tequilensis JN-369是1株对稻瘟病菌Magnaporthe oryzae有较好拮抗作用的植物内生细菌,其发酵液经硫酸铵沉淀后得到抗菌粗蛋白。为明确菌株JN-369抗菌粗蛋白的抑菌机理,首先确定了该抗菌粗蛋白抑菌谱、热稳定性、酸碱稳定性、紫外稳定性以及酶稳定性,并观察研究了抗菌粗蛋白对稻瘟病菌菌丝和分生孢子的抑制作用。并采用针刺离体接种法测定了40%稻瘟灵EC、25%三环唑WP及不同浓度JN-369抗菌粗蛋白对水稻稻瘟病的拮抗效果。结果表明：菌株JN-369抗菌粗蛋白抑菌谱广,对葡萄灰霉病菌、草莓灰霉病菌和水稻稻瘟病菌等13种植物病原真菌及卵菌表现出抑制作用,而对油菜菌核病菌没有抑制作用;该粗蛋白理化性质相对稳定,具有应用于粮食作物生物防治的潜力;对稻瘟病菌的菌丝生长和分生孢子萌发有双重抑制作用,能使病原菌菌丝细胞膨大,并可抑制病菌分生孢子的萌发;离体防效试验显示,供试杀菌剂对水稻稻瘟病均有显著的拮抗效果,菌株JN-369抗菌粗蛋白在浓度为50～100 μg/mL时对稻瘟病的拮抗效果最好,该菌株有望开发为防治稻瘟病的生防菌株。     

水稻miR444b.2调控稻瘟病抗性及分蘖

microRNA(miRNA)是一类长度在20~24 bp的保守小RNA分子,广泛存在于真核生物中,参与调控生长发育及抗逆、抗病等反应。在前期研究中,我们对比感病和抗病水稻材料在接种稻瘟病菌前后miRNA的累积量,发现miR444b.2的累积量变化在抗病和感病材料间存在显著差异,但其在水稻对稻瘟病抗性中的作用尚不清楚。本文进一步对水稻感病和抗病材料接种稻瘟病菌,通过检测不同时间点miR444b.2及其靶基因的累积量来分析miR444b.2与水稻稻瘟病抗性的关系;同时,构建过表达miR444b.2的转基因水稻材料,对转基因材料进行了抗性分析及农艺性状分析。结果表明,在稻瘟病菌开始侵染水稻的24 h内,随着侵染时间的增加,miR444b.2在感病材料中的累积量也随之增加,而在抗病材料中的累积量则逐渐降低;相反,miR444b.2的靶基因中,MADS盒家族基因在感病材料中的转录受到抑制或变化不大,在抗病材料中的表达明显增加,与miR444b.2的累积量变化趋势相反,提示miR444b.2可能通过调节MADS盒家族基因的表达量来调控稻瘟病抗性。而且,过表达miR444b.2的转基因植株变得更加感病,主要表现为:与对照相比,叶片发病病斑数量增多、病斑面积增大、防御相关基因转录水平变低;而miR444b.2的靶基因在过表达miR444b.2的转基因植株中的转录水平显著降低。此外,miR444b.2过表达植株的分蘖数较对照减少。这些结果说明,miR444b.2通过调控MADS盒家族基因来负调控稻瘟病抗性及调节水稻分蘖。     

中国不同地理来源谷瘟病菌rDNA-IGS序列分析

由谷瘟病菌引起的谷瘟病是我国谷子的主要病害之一,谷瘟病发生可造成谷子大量减产。为了研究谷瘟病菌群体遗传结构和进化关系,本研究对64个谷瘟病菌的r DNA-IGS序列进行扩增检测和测序分析,结果表明,谷瘟病菌之间IGS序列的长度存在着明显的多态性。进一步序列分析发现,IGS序列中重复单元(GGGGGTGCAGGGTA和CATTTTT)的重复次数的不同是造成序列长度差异的主要原因,并且发现IGS基因序列具有寄主特异性。采用最大似然法对所获得的IGS序列进行系统发育树分析,将谷瘟病菌划分为3个谱系。谷瘟病菌遗传分化明显,具有丰富的多样性,分析表明影响谷瘟病菌IGS基因遗传分化的环境因素主要为寄主因素。研究结果为今后深入研究谷瘟病菌群体遗传结构提供理论支持。