农杆菌介导的拟康氏木霉遗传转化及T-DNA插入突变体的筛选

建立并优化了农杆菌介导转化拟康氏木霉(Trichoderma pseudokoningii SMF2)获得T-DNA插入突变体的体系,在木霉孢子浓度106个/mL、农杆菌A600=0.15~0.20、乙酰丁香酮浓度为250μmol/mL的条件下共培养36 h转化率最高,转化子可达60~120个/106个孢子。共获得转化子1 000多个,连续转接5代能够稳定遗传,部分转化子表现为生长和形态异常,PCR验证潮霉素B抗性基因已整合进转化子基因组DNA中。该转化体系的建立为开展其生防机理研究和探索菌株改良奠定了基础。     

哈茨木霉几丁质酶诱导及其对水稻纹枯病菌的拮抗作用

 在实验室条件下分别以几丁质和水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)细胞壁作唯一碳源诱导哈茨木霉(Trichoderma harzianum)菌株NF9、TC3和P1产生几丁质酶,用硫酸铵沉淀法制备几丁质酶粗提液。上述木霉菌株内切几丁质酶活性(对胶体几丁质浑浊度的减少率)分别为79.8%、74.4%和76.0%,均显著高于非诱导的阳性对照。培养第5 d几丁质诱导的木霉菌株NF9和TC3内切几丁质酶活性显著高于由水稻纹枯病菌细胞壁诱导的酶活性。体外测定表明,通过诱导的木霉菌株TC3、NF9和P1几丁质酶粗提液对水稻纹枯病病菌的拮抗圈直径可达38、21和23 mm,与非诱导的阳性对照比较有显著性差异。对木霉几丁质酶拮抗作用的特点及生防应用进行了讨论。     

一种农杆菌介导稻瘟病菌的遗传转化

以农杆菌C58C1及携带潮霉素抗性的质粒pBIG2RHPH2为介导,以广泛不致病的野生型稻瘟病菌CY2为出发菌株,开展稻瘟病菌T-DNA插入转化条件的研究。农杆菌OD600为0.1条件下,乙酰丁香酮(AS)200μmol/L,用IM培养基(pH5.2)共培养。结果表明,在潮霉素、头孢噻肟钠和壮观霉素为200μg/mL,2mm滤纸条筛选培养,转化效率最高,平均可获得329.0个转化子/1×104个孢子。通过对转化子的继代稳定性和PCR检测,证明转化子均获得了T-DNA插入片段,且能稳定遗传。采用接种法,在不同遗传背景的44个抗稻瘟病的水稻近等基因系接种8000个转化子,获得20个致病突变体。     

紫外光诱导哈茨木霉产生腐霉利抗性菌株的研究

通过紫外光照射结合使用含药培养基培养得到了 3个哈茨木霉腐霉利抗性突变菌株。抗性菌株与亲本菌株相比较 ,其抗药性提高 1 0 0倍以上 ,与异菌脲、菌核净和甲基立枯磷存在交互抗性。抗性菌株在无药培养基上连续转移培养 8次 ,抗性程度未见下降。在适合度上 ,抗性菌株的菌丝生长速率有所下降 ,而在产孢能力、活体抑菌能力上有的抗性菌株要高于亲本菌株。 3个抗性菌株均保持了对灰霉病菌的拮抗能力     

哈茨木霉对黄瓜尖孢镰刀菌的抑制作用和抗性相关基因表达

采用室内筛选与田间防效相结合的方法,对哈茨木霉抑制黄瓜尖孢镰刀菌的拮抗机制进行了研究。对峙培养结果显示,木霉菌和病原菌间均形成了较明显的抑菌圈,对病原菌的抑菌率达66.7%~85.8%,其中菌株TG、TM对枯萎病菌抑制作用较强。木霉菌可有效提高根系对病原菌的抗性,黄瓜植株接种枯萎病菌后,根系细胞大量死亡,而先接种木霉菌再接种病原菌后则减小了对根系的伤害。田间防效试验结果表明,TG和TM孢子悬浮液浓度在108个/mL时防效最好,分别为54.9%和49.4%。接种木霉菌植株根系抗性基因的表达量均高于对照植株,呈双峰趋势。在第6天时抗性基因表达量最高,WRKY6、MYB、PR-1、PAL、GST和GLU的表达量分别为对照的5.15、5.22、6.07、6.00、3.16、和16.15倍。表明木霉菌通过激活与胁迫相关的基因表达提高了对病原菌的抗性。     

哈茨木霉对水稻恶苗病菌的拮抗作用

PDA平板拮抗试验表明 ,哈茨木霉对水稻恶苗病菌有强烈的拮抗作用 ,其孢子悬浮液的含孢量为 10⁶～10⁷个 /mL时 ,对恶苗病菌的抑制力达 92.33%。通过哈茨木霉菌液和 3种药剂对水稻恶苗病菌抑制效果的比较 ,哈茨木霉孢子悬浮液含孢量为 10⁷个 /mL与施保克质量浓度 1μg/mL的抑菌效果接近 ,分别为 76.7%、75.4%。显微摄影结果显示 ,哈茨木霉以附着胞附着在恶苗病菌菌丝上 ,然后穿透菌丝在其内生长 ,或与恶苗病菌的菌丝平行生长 ,然后再侵入病菌内寄生。     

哈茨木霉对接种尖孢镰刀茵后黄瓜根系次生代谢物的影响

采用室内筛选与田间试验相结合的方法,对哈茨木霉抑制黄瓜枯萎病菌的拮抗机制进行了研究.对峙培养结果显示木霉菌和病原菌之间形成了较明显的抑菌圈,其中菌株TN对枯萎病菌抑制作用较强.接种木霉菌植株显著提高了植株中肉桂醇脱氢酶（CAD）、多酚氧化酶（PPO）、愈创木酚过氧化物酶（G-POD）、咖啡酸过氧化物酶（CA-POD）和绿原酸过氧化物酶（CGA-POD）的活性及总酚、类黄酮、木质素的含量.接种木霉菌可诱导根系次生代谢相关基因的上调表达,C4H、CAD、CCOMT、G6PDH、PAL和PR-1的表达量分别为对照的 5.64、5.31、4.28、15.33、7.36 和 6.45 倍.表明木霉菌诱导的黄瓜根部对枯萎病的抗性与植物次生代谢密切相关.     

哈茨木霉S30胞外几丁质酶的纯化及特性

哈茨木霉Ｓ３０在ＳＭＣＳ液体培养基中恒温摇床（２００ｒ／ｍｉｎ,２７．５℃）上培养１５天,培养滤液经硫酸铵分级沉淀、ＤＥＡＥ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｌｏｗ阴离子交换柱层析、Ｐｈｅｎｙ。－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｌｏｗ疏水层析、ＣＭ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｌｏｗ阳离离子柱层析、Ｐｈｅｎｙｌ－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ＨＰ疏水柱层析获得了凝胶电泳谱带单一的几丁质酶。几丁质酶反应的     

哈茨木霉突变体T-DNA插入位点侧翼序列的克隆及其插入序列分析

利用分子生物学技术扩增T-DNA插入突变体中T-DNA侧翼未知序列是克隆突变相关基因、研究T-DNA整合方式的基础,TAIL-PCR是扩增已知序列侧翼未知序列的有效方法,本研究根据哈茨木霉的基因组特点,引用和设计了12条随机AD引物,用这些引物分别与3条右边界嵌套特异引物进行组合对哈茨木霉突变子的T-DNA侧翼未知序列进行扩增,发现不同的随机引物的扩增效率差异很大,以AD5的扩增效率最高,能扩增出80%的T-DNA插入位点的侧翼序列。随机挑取哈茨木霉T-DNA插入突变子52个,选用引物AD5对T-DNA插入位点的侧翼序列进行TAIL-PCR扩增并分析扩增序列发现,在获得的42条侧翼序列中7条只含有质粒序列、33条对应着单一的侧翼序列T-DNA、另外2条序列相同。34条T-DNA侧翼边界序列中13条保存着完整的右边界序列,21条T-DNA边界序列存在一定程度的缺失现象,说明农杆菌转化哈茨木霉的过程中T-DNA右边界存在一定程度的剪切。该研究的进行对明确农杆菌介导的木霉遗传转化过程中T-DNA的整合方式具有一定意义,为研究农杆菌转化木霉的机理奠定了实验基础。研究也精细确定了33个不同突变株的T-DNA插入位置,为后续的基因功能研究奠定基础。     

哈茨木霉Thga1基因敲除突变株对几种植物病原真菌的离体拮抗作用

Thga1是哈茨木霉Th-33的1种I型G蛋白α亚基基因(GenBank JN874387)。本文针对前期研究获得的2株基因Thga1敲除突变株ΔThga1 1-1和ΔThga1 10-1,通过平皿对峙培养分析其对立枯丝核菌、辣椒疫霉菌和尖孢镰刀菌的拮抗作用,研究了突变株产生的挥发性代谢物和非挥发性代谢物对上述3种病原菌生长的影响和对立枯丝核菌的重寄生作用的光学显微镜观察。结果表明,与野生型Th-33相比,基因敲除突变株ΔThga1 1-1和ΔThga1 10-1对病原菌的拮抗作用显著下降,不能对3种病原菌菌落进行覆盖和寄生;突变株产生的挥发性代谢产物对病原菌生长的抑制率显著低于野生菌Th-33,2株突变株对立枯丝核菌、辣椒疫霉和尖孢镰刀菌生长的抑制率分别降低了50%~57%、43%~58%和58%~63%,且突变株之间差异不显著;突变株产生的非挥发性代谢产物对病原菌生长的抑制作用中,除突变株ΔThga1 1-1对立枯丝核菌的抑制作用与野生菌相比差异不显著外,均显著低于野生菌Th-33,突变株ΔThga1 1-1和ΔThga110-1对3种病原菌的抑制率分别降低了8%~25%、23%~56%和38%~50%。显微观察发现,野生菌Th-33菌丝能够缠绕、附着、穿透和裂解立枯丝核菌菌丝,但突变株菌丝对立枯丝核菌菌丝没有发现类似作用。上述结果表明,Thga1基因影响了哈茨木霉菌的拮抗、次级代谢和重寄生等作用。     

哈茨木霉发酵产木霉素的培养条件优化

采用快速有效的数学统计方法对一株枸骨内生真菌哈茨木霉生产木霉素的培养条件进行了优化。首先利用Plackett-Burrman设计在影响木霉素产量的6个因素中筛选出主效因素：葡萄糖浓度、发酵时间、接种量。在此基础上,再利用响应面分析法对以上三个显著因子的最佳水平范围进行研究,建立并分析了各因子与木霉素产量关系的回归模型。通过模型确定出最佳的试验条件：葡萄糖浓度42.8g/L,接种量1.39ml和发酵时间102.88h,该条件下木霉素的产量可达147.44mg/L。经五批培养验证,预测值与验证试验平均值接近。     

哈茨木霉菌(Trichoderma harzianum)和终极腐霉菌(Pythium ultimum)对玉米蛋白质组的影响(I)

 哈茨木霉(Trichoderma harzianum) T22菌株已普遍用于防治包括由终极腐霉(Pythium ultimum)引起的苗病或根腐病在内的各种病害。玉米自交系Mo17种子经T22处理后播种在接种腐霉或未接种的田间土壤内,5 d后取幼苗的根系或幼茎提取蛋白。结果表明:在接种腐霉菌的土壤内,未进行T22处理的5 d龄幼苗长势明显比对照差,而经T22处理的幼苗长势明显比对照好。T22和腐霉菌复合处理及T22单独处理对幼苗生长影响基本相同。本研究建立了蛋白质提取和双向电泳分离技术。通过双向电泳及相应的分析软件(PDQuest^TM 2-D softw are)可将不同处理的幼苗自交系蛋白进行分离。T22菌株处理的根系产生104种上游调控蛋白和164种下游调控蛋白,T22与腐霉菌复合处理可产生97种上游调控蛋白和150种下游调控蛋白,而用腐霉菌单一处理诱导的上游或下游蛋白的数量明显少于上述2个处理。T22或腐霉菌单一或复合处理的根系蛋白质组图谱与空白对照相比差异显著,它们与对照的蛋白质组图谱相似系数分别为0.72、0.51和0.49;T22与腐霉菌分别处理的蛋白质组图谱间也相差明显,两者的相似系数仅为0.65。进一步研究发现,T22菌体蛋白质组图谱与上述各种处理的蛋白质组图谱相似系数均很低,说明各种处理诱导后的幼苗根系蛋白质组组分主要来自植物本身,其变化主要因T22或腐霉菌的诱导所致。腐霉菌的侵染对寄主根系蛋白组图谱影响明显高于T22的作用。蛋白质组中各种蛋白质的质谱分析(M ALDI-TOF)与鉴定将另文发表。     

哈茨木霉T2-16的GFP标记及其生防特性

优化高效拮抗生防菌哈茨木霉T2-16的转化条件,筛选出与野生型菌株具有相似生防特性的阳性转化子,为生防木霉菌T2-16的定殖动态、分布规律等研究打下基础。通过PCR和分子克隆技术构建具有G418抗性基因的绿色荧光（GFP）表达载体pKN-sGFP,利用PEG-CaCl₂介导的原生质体转化法,获得强荧光表达的哈茨木霉T2-16转化子,并将其与野生型菌株的生物特性进行比较,筛选出与野生型菌株具有相似生防特性的阳性转化子。试验结果显示,哈茨木霉T2-16在20℃培养条件下对1000 μg/mL G418敏感,在上述优化条件下,转化获得稳定遗传的阳性转化子TG2-10;进一步比较其与野生型菌株的生物特性发现,两者之间无明显差异,可用于下一步哈茨木霉T2-16生防机理的研究。     

哈茨木霉Th-33全基因组序列测定与分析

利用Hiseq2500高通量测序平台对哈茨木霉Th-33全基因组进行序列测定,获得196个scaffolds,共预测了10849个基因,平均长度为1776 bp(GenBank登录号:PRJNA272949)。以GO(gene ontology)数据库对预测出的基因做基因注释,共注释基因6238个;以KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomespathway database)数据库对预测出的基因做基因注释,有6789个基因注释到279条KEGG代谢途径。KEGG富集分析显示,对氨基苯甲酸甲酯降解代谢通路涉及基因最多,有232个基因;其次是双酚降解代谢通路,有206个基因。利用Rfam数据库对基因组序列进行RNA分类预测,共分为25个类别,包含7123个基因,其中涉及基因最多的为转录后修饰、蛋白质翻转和分子伴侣一类。比较了哈茨木霉、深绿木霉、绿木霉以及里氏木霉基因组中重寄生相关的碳水化合物活性酶、蛋白酶及次生代谢相关基因。研究结果有助于深入了解木霉菌的生防机制、推动木霉菌功能基因的挖掘和利用。     

基于转录组分析的哈茨木霉thga3基因功能研究

哈茨木霉Trichoderma harzianum Th-33的Ⅲ型Gα亚基Thga3可能参与调控木霉菌的生长、产孢、几丁质酶活性、疏水性等生物学过程。为进一步明确其功能,本研究采用Hiseq2500（Illumina）测序平台,对野生菌Th-33和thga3基因敲除突变株△thga3进行转录组测序,分析其G蛋白信号系统、细胞壁降解酶类和产孢相关基因的差异表达。与野生菌相比,△thga3有3个G蛋白偶联受体基因发生下调表达,3个几丁质酶基因以及产孢调控基因brlA下调表达,1个G蛋白信号调控蛋白RGS1上调表达。推测thga3可能通过调控brlA的表达正调控产孢;通过调控疏水蛋白基因Tha_09745的表达调控菌丝疏水性。此外,通过调控几丁质酶基因的表达、G蛋白信号网络中其他蛋白的表达,影响菌株的拮抗和重寄生能力以及其他生物学特性。本研究为进一步探索G蛋白信号途径调控木霉菌生防特性及其机制奠定了基础。     

木霉对草坪褐斑病的拮抗效果及耐药性

通过木霉属5菌株与大连高尔夫球场上草坪褐斑病菌的对峙培养试验,研究结果表明:哈茨木霉Thar1菌株、哈茨木霉Thar2菌株、深绿木霉Tat菌株、钩状木霉Tha菌株及桔绿木霉Tci菌株对病原菌的抑制率为:66%、73%、71%、77%、55%,而相对抑菌效果分别为2.06、3.94、2.35、3.54、2.27,可以作为草坪褐斑病菌的生防菌加以利用。在这5株木霉中以哈茨木霉Thar2对草坪褐斑病菌的拮抗作用最强。观察结果表明,哈茨木霉Thar2对草坪褐斑病菌的拮抗机制主要表现为生长竞争、重寄生及产生抗菌物质。     

哈茨木霉重组株L-15与野生株LTR-2贮存稳定性及生防活性研究

为比较哈茨木霉重组株L-15与野生株LTR-2在贮存稳定性及生防活性方面的差异,采用平板菌落计数法检测木霉可湿性粉剂中分生孢子的存活率,测定菌株的生物学特性,并在温室条件下评价制剂对番茄立枯病的防治效果。结果表明,分生孢子存活率达80.0%时,在5℃和室温(2℃～36℃)下,L-15可湿性粉剂的货架期分别为24个月和9个月,显著高于LTR-2可湿性粉剂的12个月和6个月。L-15的潮霉素抗性在贮存后稳定遗传,其β-1, 4-葡聚糖酶水解活性、几丁质酶水解活性及平板拮抗活性较LTR-2明显提高。5℃贮存60月后,L-15可湿性粉剂10×和100×稀释处理对番茄立枯病的温室防治效果分别达89.27%和86.52%,与LTR-2处理间存在极显著性差异(P0.01)。重组株L-15的货架期和生防活性较野生株LTR-2明显提高,在生物防治领域具有潜在应用价值。