核盘菌自噬相关基因SsATG5和SsATG8的功能分析

为探究自噬在核盘菌Sclerotinia sclerotiorum致病过程中的作用,利用酵母Saccharomyces自噬相关基因（autophagy-related gene,ATG）编码的蛋白序列比对核盘菌基因组,获得核盘菌假定ATG,并以核盘菌1980菌株为出发菌株,基于同源重组的原理对假定ATG进行敲除和回补,并测定不同突变体的生长表型和致病能力。结果表明,从核盘菌基因组中比对到2个ATG,分别命名为SsATG5和SsATG8,两者在核盘菌致病过程中均上调表达。SsATG5和SsATG8敲除突变体在菌丝生长、产草酸和侵染垫形成方面与野生型菌株无明显差异,但SsATG5敲除突变体在离体拟南芥Arabidopsis thaliana叶片上的致病力显著下降了约40%,在活体拟南芥植株上的致病力显著下降了约80%,同时SsATG5回补突变体恢复了正常的致病力。表明SsATG5参与了核盘菌的致病过程,证实自噬在核盘菌致病过程中发挥着重要作用。     

苹果树腐烂病菌VmMFS1~VmMFS3基因的功能分析

为绿色持久防控苹果树腐烂病,该研究分析苹果树腐烂病菌Valsa mali的3个主要协同转运蛋白超家族（major facilitator superfamily,MFS）编码基因的氨基酸序列特征,利用实时荧光定量PCR （quantitative real-time PCR,RT-qPCR）技术分析这3个基因在苹果树腐烂病菌侵染阶段的表达水平,通过构建这3个基因的缺失突变体和回补菌株分析其在病原菌营养生长、致病力和非生物胁迫应答等方面的功能。结果表明,这3个基因的氨基酸序列均具有MFS保守结构域,将其命名为VmMFS1~VmMFS3; VmMFS1和VmMFS2的进化距离较近,均与VmMFS3的进化距离较远;在苹果树腐烂病菌侵染过程中VmMFS1~VmMFS3基因表达均显著上调;与野生型03-8菌株相比,VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体的菌落形态无明显差异,但生长速度下降; VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体的致病力均显著降低; VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体对H₂O₂胁迫的敏感性无明显变化,但对NaCl胁迫更敏感;基因回补后基因缺失突变体的表型缺陷能恢复到野生型菌株的水平。     

苹果树腐烂病菌Vm-milRNA9通过调控VmPEAMT的表达促进病菌侵染

植物病原真菌microRNA-like RNA(milRNA)通过调控靶标基因的表达广泛参与生长发育、逆境胁迫响应以及侵染致病等生命活动。前期在系统鉴定苹果树腐烂病菌(Valsa mali)milRNA的过程中,发现Vm-milR9在菌丝营养生长阶段高度表达,但在侵染过程中显著下调表达,降解组分析发现磷酸乙醇胺甲基转移酶基因VmPEAMT可能是其一个重要靶标基因。然而,Vm-milR9能否通过调控VmPEAMT的表达参与病菌致病仍不明确。为此,本研究首先创制了Vm-milR9的过表达菌株,发现其菌落生长速率和致病力均显著降低。进而分析了过表达菌株中候选靶标基因VmPEAMT的表达水平,发现Vm-milR9的过表达显著抑制了VmPEAMT的表达水平。同时利用烟草共转化技术证实了Vm-milR9在烟草细胞中能够特异性地抑制VmPEAMT的表达。在此基础上,创制了VmPEAMT的敲除突变体,发现突变体的菌落生长速率有一定程度降低,但致病力下降比例更为明显。上述结果表明Vm-milR9可以通过特异靶向抑制VmPEAMT的表达调控V.mali的营养生长和致病力。     

稻瘟菌二肽基肽酶V基因DppV的功能分析

为明确二肽基肽酶V（dipeptidyl-peptidase V,DppV）在稻瘟菌Magnaporthe oryzae中的生物学功能,采用在线软件对稻瘟菌DppV进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR（quantitativereal-time PCR,qRT-PCR）技术分析其在稻瘟菌分生孢子不同萌发时间的表达量,通过基因敲除和功能回补、致病力测定等方法对其功能进行分析。结果表明,稻瘟菌DppV蛋白含有信号肽,定位于胞外,不含跨膜结构域,没有GPI锚定位点,为经典分泌蛋白,含DAP2结构域;其与小麦顶囊壳Gaeumannomyces tritici、早熟禾巨座壳Magnaporthiopsis poae、新烟曲霉Aspergillus novofumigatus和巴斯德伊蒙菌Emergomyces pasteurianus蛋白序列的相似度较高,分别为68.92%、68.41%、51.09%和49.96%;在稻瘟菌分生孢子萌发早期DppV基因均有表达,但当萌发时间为24 h时,其相对表达量最高,为5.61;稻瘟菌DppV基因敲除突变体菌株的菌落生长速度明显下降,产孢量（8.18×10⁴个/cm²）和4个产孢相关基因MoHox2、MoCon8、MoSec22和MoCos1的相对表达量显著降低,分生孢子萌发率（56.21%）明显下降,对SDS、NaCl、山梨醇和H₂O₂胁迫更加敏感,对水稻的致病力显著降低,水稻植株内真菌生物量明显减少,而稻瘟菌DppV基因回补菌株的表型、耐胁迫能力和致病力等则恢复到稻瘟菌野生型菌株的水平。表明DppV基因在稻瘟菌营养生长、产孢、致病力、对外界胁迫的应答及其在水稻体内的定殖等方面起着重要作用。     

苹果轮纹病菌(Botryosphaeria dothidea)果胶裂解酶基因Bdpl1的致病功能分析

 由葡萄座腔菌(Botryosphaeria dothidea)引起的苹果轮纹病是影响我国苹果安全生产的重大病害之一。因此,本研究基于受苹果轮纹菌侵染的苹果组织中果胶裂解酶基因Bdpl1表达上调这一现象,通过Split-marker PCR技术构建Bdpl1基因敲除载体,并通过PEG介导的原生质体转化获得转化子,经常规PCR和qRT-PCR对所获得的转化子进行筛选,成功获得1个Bdpl1基因缺失阳性突变子。该转化子在PDA上的培养基性状与野生型没有明显差异,但在果胶培养基上菌落直径明显小于野生型。其胞外果胶酶活相比野生型明显下降,但在离体“早富”苹果枝条上的致病力并没有明显的下降。通过qRT-PCR技术发现在基因Bdpl1敲除后,其家族内有3个基因在病菌侵染过程中相比野生型明显上调表达(>3倍)。这些现象表明果胶裂解酶基因Bdpl1与病原菌的营养生长过程关系不大,但其参与对寄主果胶类物质的降解。Bdpl1基因对轮纹病菌致病力的影响较小,有可能是Bdpl1基因敲除后,该基因家族内其他基因的上调表达补偿了Bdpl1基因的功能。     

苦瓜枯萎病菌Ⅱ型卤酸脱卤酶基因FoHAD-type Ⅱ功能分析

苦瓜枯萎病是由尖孢镰刀菌苦瓜专化型(Fusarium oxysporum f. sp.momordicae Sun&Huang)侵染引起的一种严重制约苦瓜安全生产的土传病害。明确苦瓜枯萎病菌的致病机理对苦瓜枯萎病的防治具有重要的指导意义,但目前苦瓜枯萎病菌的致病机理尚不明确。前期分析苦瓜枯萎病菌强致病力菌株SD-1和弱致病力菌株SD-V(携带真菌病毒)转录组差异表达基因时,发现Ⅱ型卤酸脱卤酶(FoHAD-typeⅡ)基因在SD-V菌株中表达量显著下调,推测该基因与苦瓜枯萎病菌的致病性相关。本研究根据同源重组的原理,利用分割标记法(Split-Marker PCR)获得了FoHAD-typeⅡ基因的融合片段,分别通过PEG介导的原生质体转化和农杆菌介导的遗传转化获得该基因的敲除突变体和回补突变体,并对敲除和回补突变体的生物学特性和致病力进行了分析。结果表明,敲除突变体的生长速率和产孢量与野生型菌株相比没有显著差异,菌丝尖端形态和孢子形态也无明显差异,但气生菌丝减少,对渗透胁迫耐受性降低,致病力显著下降;回补突变体的生物学性状和致病力与野生型菌株一致。表明FoHAD-typeⅡ基因...     

马铃薯气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN的克隆和功能分析

为了研究马铃薯EPFL9/StSTOMAGEN基因在气孔发育过程中的功能,从马铃薯品种大西洋中克隆得到气孔密度表皮模式因子StSTOMAGEN,将其通过农杆菌介导的遗传转化方法,在拟南芥中异位表达,对该基因的表达特性及功能进行分析。结果显示：StSTOMAGEN主要定位于细胞间隙和细胞核,并且它在顶端未展开叶中表达最多,表达量在1 d中呈现周期性变化,长日照条件下（16 h/8 h,光/暗）,在授时因子为20 h时表达量最高;聚乙二醇（PEG）模拟干旱胁迫处理4 h后其表达量达到最高,而脱落酸（ABA）和NaCl胁迫处理后,其表达水平呈现出持续降低的趋势。功能鉴定表明,过表达StSTOMAGEN基因的拟南芥（ST）相对于野生型（WT）气孔密度增大63%~83%,光合速率增大36%~42%。此外,ST植株离体叶片的水分散失速率增大24%~55%,离体叶片H₂O₂含量也显著升高,约为野生型的50%~100%。干旱胁迫下,ST株系的光合速率、F_v/F_m和瞬时水分利用效率都显著低于野生型,其中光合速率降低55%~66%,F_v/F_m降低22%~50%,瞬时水分利用效率降低11%~12%。综上结果可知,表皮模式因子StSTOMAGEN通过正调控气孔密度而降低植物的抗旱性,该结果为后期通过基因编辑技术降低StSTOMAGEN基因的表达,培育抗旱节水型马铃薯新品种奠定理论基础。     

糖苷水解酶基因FvGH16-2参与拟轮枝镰孢菌生长发育及致病性

为明确糖苷水解酶16（glycoside hydrolase,GH16）家族基因在拟轮枝镰孢菌Fusarium verticillioides生长发育和致病过程中的作用,利用生物信息学分析软件对其GH16家族成员进行鉴定,采用转录组分析及实时荧光定量PCR技术对GH16家族成员在不同培养温度下的表达水平进行检测,并通过遗传转化法对家族成员FvGH16-2基因进行敲除及回补,分析其在拟轮枝镰孢菌生长发育及致病过程中的作用。结果显示,在拟轮枝镰孢菌基因组中共鉴定到23个GH16家族基因,其中FvCH16-2、FvCH16-4和FvCH16-12等多个上调表达基因与病菌的生长和抗逆性相关。敲除FvGH16-2基因导致拟轮枝镰孢菌的生长速率及产孢能力降低,细胞壁完整性受损,对H2O2更加敏感,同时对玉米籽粒和茎秆的致病力减弱。表明FvGH16-2基因在拟轮枝镰孢菌生长发育和致病过程中发挥着重要作用,是拟轮枝镰孢菌细胞壁完整性和致病性所必需的。     

苹果树腐烂病菌含cupin结构域蛋白Vmcupin1的鉴定及功能分析

由苹果黑腐皮壳(Valsa mali)侵染引起的苹果树腐烂病是严重威胁我国苹果产业健康发展的重大枝干病害。揭示病菌致病机理有助于制定病害防控新策略。含cupin结构域蛋白是一个大的蛋白家族，广泛参与植物发育和逆境胁迫响应等多种生命活动。有关植物病原真菌中该类蛋白的研究报道很少，其参与菌丝生长和侵染致病的生物学功能尚不明确。基于V.mali与苹果树皮互作的转录组分析，发现一个在病菌侵染过程中显著上调表达的基因。蛋白序列特征分析发现，该蛋白含有1个典型的cupin结构域，且与其他物种含cupin结构域蛋白高度同源，将之命名为Vmcupin1。实时荧光定量分析发现Vmcupin1在病菌侵染过程中显著上调表达。创制了Vmcupin1缺失突变体和回补菌株，发现该基因缺失后，病菌生长速率在一定程度上降低，其致病力和适应H₂O₂和NaCl胁迫的能力显著降低，表明Vmcupin1在病菌营养生长、侵染致病，以及逆境胁迫中发挥重要功能。研究结果丰富了真菌含cupin结构域蛋白功能的认知，有助于全面解析腐烂病菌致病机理。     

棉铃虫ATP合酶亚基α对Cry2Ab毒理的影响

为探究棉铃虫Helicoverpa armigera ATP合酶亚基α（ATP synthase subunit α,ATPs-α）对Cry2Ab毒理的影响,采用实时荧光定量PCR技术检测了ATPs-α基因在棉铃虫幼虫不同发育阶段、不同组织及受Cry2Ab诱导后的表达量,并通过在昆虫细胞中过表达和干扰ATPs-α基因验证其在Cry2Ab毒理中的功能。结果显示：ATPs-α基因在棉铃虫各发育阶段和组织中普遍表达,其中在幼虫的1龄和2龄期,以及5龄的中肠、头部和表皮中表达较高。棉铃虫取食Cry2Ab 6 h后,ATPs-α基因表达量开始显著降低,一直持续到36 h;在Sf9细胞系中成功表达ATPs-α蛋白后,显著增强了Cry2Ab的细胞毒力;在美洲棉铃虫H.zea的中肠细胞中干扰ATPs-α基因后,显著降低了Cry2Ab的细胞毒力。表明棉铃虫ATPs-α参与Cry2Ab的毒理过程。     

苹果树腐烂病内生拮抗放线菌A-2的鉴定及其活性评价

以苹果树腐烂病菌Valsa mali为靶标菌,从健康苹果树枝条中获得一株高效内生放线菌A-2。采用生长速率法、对峙培养法和玻片法测定了菌株A-2的抑菌谱及对苹果树腐烂病菌菌丝生长和孢子萌发的影响;利用离体枝条烫伤接种法测定了菌株A-2对腐烂病的防治效果。结果表明:A-2发酵滤液对腐烂病菌的抑制率达90%以上,对其他9种常见的植物病原真菌也具有良好的拮抗作用;菌株A-2可导致腐烂病菌菌丝畸形、分支增多和局部膨大;不同稀释倍数的A-2发酵滤液对苹果离体枝条腐烂病均有明显的防效,接种病原菌前后24 h和同时施用500倍发酵滤液的防效均达70%以上。根据培养特征、生理生化特性和16S rDNA 序列分析,将菌株A-2鉴定为卡伍尔链霉菌Streptomyces cavourensis。     

梨和苹果腐烂病菌不同培养表型菌株的致病性分析

The pathogenicity of three strains (F-SD-8, F-BJ-2c-2 and F-HN-2a-1) of Valsa mali var. pyri causing pear canker and one strain (F-SX-A6) of V. mali var. mali causing apple canker in China were comparatively tested by wound inoculation on in vitro twigs of pear, apple and some other woody plants, and in vivo twigs of pear. Significant pathogenicity differentiation was detected in V. mali var. pyri. Generally strains F-SD-8 and F-BJ-2c-2 were highly pathogenic on pear although their culturing characteristics differed greatly. The strain F-SX-A6 was more aggressive on apple than on pear, and the strain F-HN-2a-1 showed significant lower pathogenicity on ten pear cultivars and other seven species of woody plants. Our results confirmed that two variants of V. mali had host preference and were also aggressive to crabapple, apricot, and peach besides apple and pear. Meanwhile, strains F-SD-8 and F-BJ-2c-2 could induce the formation of pycnidia on in vivo twigs of pear, which was not observed on in vivo twigs inoculated with F-HN-2a-1 and F-SX-A6.     

苹果树腐烂病菌拮抗放线菌JPD-1的筛选及鉴定

为筛选对苹果树腐烂病菌Valsa mali具有拮抗作用的放线菌,从苹果树根际土壤中分离获得放线菌,利用平板对峙法和生长速率法筛选拮抗活性较高的菌株,通过菌株培养特征、形态特征、生理生化特性及16S rDNA序列分析确定其分类地位,并采用离体枝条烫伤接种法测定所筛选获得的拮抗菌株对苹果树腐烂病的防效。结果表明,从苹果树根际土壤中共分离获得28株放线菌,其中菌株JPD-1对苹果树腐烂病菌的拮抗作用最强,抑制率为72.50%,该菌在高氏合成1号培养基上生长最好,培养7 d时菌落生长旺盛,气生菌丝白色,基生菌丝深粉红色,无可溶性色素产生;经形态特征观察、生理生化试验及16S rDNA序列分析,将菌株JPD-1鉴定为公牛链霉菌Streptomyces tau‐ricus。菌株JPD-1发酵滤液对苹果树腐烂病菌的抑制率及对离体枝条上苹果树腐烂病的防效均随稀释倍数的增大而减弱,发酵滤液原液使苹果树腐烂病菌菌丝膨大、末端畸形,抑制率为78.14%,对离体枝条上苹果树腐烂病的防效为76.37%。表明分离到的放线菌菌株JPD-1可以用作苹果树腐烂病的生防材料,具有很好的开发及应用前景。     

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。     

橡胶树白粉菌Oidium heveae侵染寄主拟南芥的筛选

为筛选出橡胶树白粉菌Oidium heveae Steimnann新的寄主载体,通过接种野生型拟南芥Col-0、突变体Sr1-4D及eds1,观察了橡胶树白粉菌侵染不同拟南芥突变体的过程,PCR扩增测序法验证相关致病基因,构建橡胶树白粉菌-拟南芥互作体系。结果表明,在Col-0、Sr1-4D叶片上面,橡胶树白粉菌产生部分菌丝后停止生长,不能形成典型的橡胶树白粉病症状;但能成功侵染eds1叶片,在叶片的正、背面有银白色辐射状菌丝,后期在病斑上出现一层粉层,表现橡胶树白粉病的典型症状。组织染色和显微观察结果显示,在突变体eds1叶片上橡胶树白粉菌完成了侵染过程。PCR扩增测序结果表明接种后突变体eds1叶片上及组织中病菌均为橡胶树白粉菌;使用橡胶树白粉菌3个致病相关基因作为靶标,验证了eds1和橡胶树上白粉菌基因组中的3个致病相关基因相似度均达到99%~100%。表明橡胶树白粉菌可侵染拟南芥突变体eds1。     

地肤子提取物对苹果树腐烂病菌的抑制作用及对其菌体结构和功能的影响

为开发新型安全高效的植物源苹果树腐烂病防治剂,采用菌丝生长速率法测定中草药地肤子乙醇提取物及各层析流分L1～L9对苹果树腐烂病菌Valsa mali的抑制作用,同时通过室内常规分析方法观测流分L7对该菌菌丝形态结构、细胞膜通透性及物质吸收和代谢的影响。结果表明,地肤子乙醇粗提物浓度为2 mg/mL时对苹果树腐烂病菌具有较强的离体抑制活性,处理后96 h的抑菌率达到92.16%。分别用石油醚、氯仿、正丁醇萃取醇提物,石油醚萃取物对苹果树腐烂病菌的抑制效果最为明显,其EC_(50)为0.07 mg/mL;在石油醚萃取物通过硅胶柱层析分离得到的9种流分中,流分L7对苹果树腐烂病菌的抑制作用显著,离体抑菌率高达96.73%;且在流分L7处理下,病菌菌丝体出现肿胀、膨大或畸形等现象,细胞膜通透性增大,可溶性蛋白、还原糖以及丙酮酸的含量随流分L7浓度的升高而持续降低,当浓度为100μg/mL时,菌丝体可溶性蛋白、还原糖及丙酮酸的含量分别降低70.78%、71.74%和78.68%。表明在离体培养条件下地肤子乙醇提取物能明显抑制苹果树腐烂病菌的生长,并对菌丝体细胞膜结构和功能稳定性产生显著影响,具有进一步开发为新型植物源苹果树腐烂病防治剂的潜力。     

球孢白僵菌对松墨天牛的致病力及其与花绒寄甲的相容性

为探明昆虫病原真菌球孢白僵菌Beauveria bassiana与天敌昆虫花绒寄甲Dastarcus helophoroides的相容性,观察4株球孢白僵菌菌株的生长性状、产孢量以及孢子萌发率,并选用Bb3275和Bb202菌株测定其对松墨天牛Monochamus alternatus的致病力以及对花绒寄甲的毒力;同时在模拟环境条件下,分别用Bb3275和Bb202菌株的孢子悬浮液先侵染松墨天牛幼虫,再按1∶1比例将花绒寄甲与受侵染的松墨天牛置于同一环境下饲养,观察花绒寄甲的死亡率。结果显示,孢子悬浮液浓度为1×10⁶孢子/mL至1×10⁸孢子/mL时,Bb3275菌株和Bb202菌株对松墨天牛幼虫和成虫的致病力与对照组相比均有显著差异;经4种浓度Bb3275和Bb202菌株侵染花绒寄甲幼虫和成虫15 d后,仅在高浓度1×10⁸孢子/mL时表现出轻微致死作用,但花绒寄甲的存活率均高于85.00%;模拟条件下,松墨天牛幼虫校正死亡率均在80.00%以上,而同环境下花绒寄甲幼虫和成虫均表现出良好的活力,且侵染率为0。表明球孢白僵菌和花绒寄甲之间具有很好的相容性,可以同时应用于松墨天牛的生物防治。     

Artificial infection of Vaccinium vitis-idaea L. and defence responses to Exobasidium species

An inoculation method for Exobasidium splendidum and Exobasidium vaccinii was developed on the dwarf shrub Vaccinium vitis-idaea. Using inoculated ramets, we investigated whether there are differences between V. vitis-idaea populations in the susceptibility to Exobasidium infections and whether the defence reaction of V. vitis-idaea is visible at a molecular level. Sixteen V. vitis-idaea clones from four populations were propagated in tissue cultures and the ramets were inoculated with E. splendidum or E. vaccinii fungi. The expression of three flavonoid biosynthetic genes (chalcone synthase, dihydroflavonol 4-reductase and anthocyanidin synthase) and the accumulation of flavonoids and hydroxycinnamic acids were determined in response to E. splendidum infection. A pathogenesis-related (PR 4) gene was isolated and its expression was studied in host ramet leaves. To our knowledge, this was the first successful artificial infection reported with E. splendidum. Disease frequencies of the inoculated ramets were between 32% and 47% for E. splendidum and 33% for E. vaccinii, but below 10% in uninoculated control ramets. There were no differences in disease frequencies between V. vitis-idaea populations. Both symptomatic leaves and healthy leaves of diseased ramets showed activation of flavonoid biosynthesis at the gene level, whereas expression of PR 4 was observed only in symptomatic leaves. The increase of flavonoid biosynthesis in healthy leaves of diseased ramets may represent a general response to stress or a role in defence against the pathogen E. splendidium. Ability of V. vitis-idaea to defend chemically against Exobasidium fungi and the heterogeneity of genotypes, age, size, and growth rates in host plant populations might be reasons for the low infection incidence of Exobasidia in nature.