大豆疫霉菌检测技术研究进展

由大豆疫霉菌（Phytophthora sojae Kaufmann ＆ Gerdemann）侵染大豆引起的大豆疫霉根腐病（Phytophthora Root Rot of Soybean）是大豆生产上的毁灭性病害之一。该病害于1948年在美国印第安纳州首次发现，1955年公开报道后，日本、澳大利亚、新西兰、印度、加拿大、巴西、阿根廷、前苏联、匈牙利、德国、英国、法国、意大利、瑞士、埃及、尼日利亚等国家相继有了报道。     

一种适用于大豆疫霉菌研究的培养基

 1989年沈崇尧和苏彦纯首次在我国分离到大豆疫霉菌(Phytophthora sojae M.J.Kaufmann&J.W.Gerdemann)。目前,该菌已成为三江平原大豆产区影响大豆生产的重要病原菌。在国外,用于P.sojae研究的主要培养基之一是利马豆(Phaseolus lunatus L.,Lima bean)培养基,而国内利马豆很少,一般不易获得,为此,我们尝试用与利马豆同属的粒用菜豆(芸豆)(P.vulgaris L.,Common bean)制作培养基代替利马豆培养基用于大豆疫霉菌的研究。     

大豆疫霉菌部分生物学特性及其药剂筛选研究

采用大豆疫霉菌在不同条件下菌丝生长速度法研究了大豆疫霉菌的部分生物学特性,并应用杀菌剂室内生测、盆栽药剂防效对药效作了评价。研究结果表明,大豆疫霉菌营养生长的最适温度为25～30℃;最适pH为6;光暗交替有利于该菌营养体的生长,在Rye或CA培养基上生长最快。室内药效测定结果表明,烯酰吗啉EC₅₀为0.165 4μg/mL,抑菌效果最好,甲霜灵、甲霜灵.锰锌和氟吗啉.锰锌的EC_{50分别为0.261 00、.451 0和0.984 2μg/mL,效果次之。盆栽试验结果表明,几种药剂在活体条件下对大豆疫病的防治效果较好,并有较长持效期。}     

土壤环境对大豆疫霉Phytophthora sojae卵孢子萌动的影响

为明确土壤环境对大豆疫霉Phytophthora sojae卵孢子萌动的影响,将增强型绿色荧光蛋白标记的大豆疫霉卵孢子以2 500个卵孢子/g干土的比例接种于无菌黑土中,荧光显微镜下计数卵孢子的萌动率以明确其最适宜的土壤温度和含水量;在此基础上,从5种类型土壤和5种轮作体系土壤中筛选适宜卵孢子萌动的土壤环境。结果表明,25℃土壤温度和30%土壤含水量最适合大豆疫霉卵孢子萌动,萌动率为95.78%;黑土和盐碱土分别是最适合和最不适合卵孢子萌动的土壤类型,萌动率分别为94.94%和14.67%;卵孢子萌动率与土壤有机质含量、p H值和Ca2+含量间无明显相关性。大豆连作田和玉米连作田土壤适合卵孢子萌动,萌动率为96.33%和95.00%,小麦连作田土壤不适合卵孢子萌动,萌动率仅为39.33%。     

大豆和大豆疫霉菌共培养体系的构建

 本研究旨在建立一个适于分析大豆遭受大豆疫霉菌侵染后基因表达研究的互作体系。在比较了15个携带不同抗病基因的大豆基因型的组织培养情况和7个大豆疫霉菌分离物及其游动孢子单孢系的毒力变化的基础上,构建了大豆悬浮细胞和大豆疫霉菌游动孢子的共培养体系,进而分析了共培养过程中大豆细胞的活力和防御基因表达情况。结果表明,不同亲和力菌株的游动孢子引起的大豆细胞活力变化十分相似;非亲和菌株的游动孢子可诱导寄主防御基因的表达发生变化。此系统为深入开展大豆抗性机制研究提供了良好的平台。     

蒙城大豆疫霉菌的鉴定及其生理小种

 在安徽省蒙城县对大豆疫霉根腐病的发生情况进行调查。应用选择性培养基对类似大豆疫霉根腐病症状的病株进行病原菌分离,在春大豆蒙城早熟青豆病株上分离到2株疫霉菌PMC1、PMC2和一些Fusarium spp.,在夏大豆上分离到的主要病原菌为Pythium spp.和Fusarium spp.,未分离到疫霉菌。根据疫霉菌分离物PMC1和PMC2形态和生理学特征以及对大豆的专化致病性,2个分离物被鉴定为大豆疫霉菌(Phytophthora sojae Kaufmann&Gerdemann)。应用国际通用鉴别寄主进行生理小种鉴定,PMC1和PMC2的毒力公式分别为1b,1d,3a,3c,5,7和1b,1d,4,5,为新的小种类型,定名为中国6号小种、中国7号小种(CNR-6和CNR-7)。这是首次报道大豆疫霉菌在我国淮北地区存在。     

大豆疫霉病研究进展

本文对大豆疫霉菌的检测和分离、生理小种和遗传多样性、抗性以及侵染和田间流行特点等方面的研究进展和取得的新成果进行了综述,从检疫、农业防治和化学防治等方面提出了该病的防治对策.     

广州局从进口大豆中检出大豆疫霉菌

2003年3月7～12日,广州局新沙办事处从一批美国进口的58,782t大豆中检出一类危险性病害大豆疫霉菌(Phytophthora sojae Kaufmann & Gerdemann).     

大豆疫霉菌氧化固醇结合蛋白在大肠杆菌中的表达、纯化及活性鉴定

氟噻唑吡乙酮 (oxathiapiprolin) 是目前生产上防治植物病原卵菌病害的高活性杀菌剂,其靶标被认为是氧化固醇结合蛋白 (oxysterol-binding protein, OSBP)。氧化固醇结合蛋白及其相关蛋白 (OSBP-related proteins, ORPs) 是一种脂质转运蛋白,保守存在于多个物种中。虽然其他部分物种的该蛋白三维结构已经被解析,然而尚未见有关植物病原卵菌中该蛋白异源表达及纯化的报道,因而限制了该蛋白的结构药理学研究及基于靶标的新型杀菌剂开发。本文旨在建立大豆疫霉菌 (Phytophthora sojae, Ps) 氧化固醇结合蛋白Psosbp的异源表达、纯化及活性鉴定体系。研究选取与人源OSBP序列保守的OSBP相关结构域 (oxysterol-binding protein-related domain, ORD),构建适于在大肠杆菌Escherichia coli中表达的质粒并通过异丙基-β-D-硫代半乳糖苷 (IPTG) 诱导表达,使用亲和层析及凝胶过滤层析对目的蛋白进行纯化,使用SDS-PAGE及Western blot对蛋白进行种类鉴定,分别使用Tycho™ NT.6及微量热泳动技术对蛋白进行结构完整性及活性鉴定。结果表明,选取了Psosbp蛋白序列的第600位至967位氨基酸,即Psosbp(600-967) 作为Psosbp的ORD结构域,构建了表达质粒pET28a-MBP-TEV-Psosbp(600-967)-His6。IPTG可诱导目的蛋白的表达且蛋白均为可溶状态,使用Ni-NTA琼脂糖树脂对蛋白进行亲和纯化,并基于分子质量大小,通过分子排阻色谱进一步分离获得了纯度较高的重组蛋白MBP-TEV-Psosbp(600-967)-His6。Tycho™ NT.6测定结果表明,重组蛋白具有完整的蛋白质高级结构;微量热泳动结果表明,氟噻唑吡乙酮可以与重组蛋白结合,说明所纯化出的Psosbp蛋白具有生物活性。综上,本文建立了植物病原卵菌的氧化固醇结合蛋白异源表达纯化及活性鉴定体系,并直接证实了抑制剂氟噻唑吡乙酮可结合氧化固醇结合蛋白。     

大豆疫霉菌单游动孢子囊的分离方法

对大豆疫霉菌单游动孢子囊的分离及游动孢子的获得技术进行了研究,成功获得了大豆疫霉菌单游动孢子囊及游动孢子,明确了该技术在实施过程中的注意事项。     

大豆与疫霉菌非亲和互作早期差异显示基因的表达分析

大豆疫霉根腐病是大豆的毁灭性病害。为了深入了解大豆对疫霉菌的分子抗病机制,以大豆疫霉菌1号生理小种游动孢子接种抗性品种绥农10的根部及下胚轴,通过反转录差异显示技术分离到疫霉菌侵染0、0.5、1、2和4h后大豆下胚轴和茎部的差异表达基因,其中至少有8个基因与抗病相关。接种后0.5 h开始上调表达的有肉桂酸-4-羟化酶基因、ATP合成酶β亚基基因,以及类花生泛素结合酶基因;接种后1h和2h依次开始上调表达的有尿苷二磷酸-N-乙酰基-α-D-氨基半乳糖基因和豌豆蓝铜蛋白基因;接种后4 h才上调表达的有TGA型碱性亮氨酸拉链基因、大豆环孢素基因和14-3-3蛋白基因。这8个基因中有1个基因与信号传导有关、4个基因与抗病和防御有关、2个基因与转录调控有关、1个基因与能量代谢有关。研究表明,以上8个基因在疫霉菌游动孢子萌发、侵入大豆和在大豆体内扩展过程中起着重要作用。     

枯草芽胞杆菌PTS-394的GFP标记及其定殖能力

为探明枯草芽胞杆菌PTS-394在番茄根围的定殖能力,采用电转化法获得绿色荧光蛋白（green fluorescent protein,GFP）标记菌株PTS-GFP,构建其生长曲线,采用对峙生长法评价其室内抑菌活性,并应用抗生素平板回收结合激光扫描共聚焦显微镜观察标记菌株在番茄根围的定殖数量。结果显示：与原始菌株PTS-394相比,标记菌株PTS-GFP的生长、对青枯病菌和4种病原真菌的室内抑菌能力无明显差异。标记菌株PTS-GFP和青枯病菌菌液单独或混合处理番茄苗,灌根当天标记菌株初始菌量接近10⁸ CFU/g,处理3 d后种群数量迅速下降,约10⁶ CFU/g,随后缓慢下降,处理10 d后种群数量约10⁴ CFU/g,处理30 d后,标记菌株仍然能被检测到,约20 CFU/g。表明枯草芽胞杆菌PTS-394在番茄根际土壤中具有一定的定殖能力。     

生防菌哈茨木霉FJAT-9040的GFP标记及土壤定殖示踪

哈茨木霉Trichoderma harzianum FJAT-9040对茄科尖孢镰刀菌具有较强拮抗作用。为跟踪分析该菌株在土壤中的存活与定殖特性,利用PEG-CaCl2介导的原生质体转化体系,筛选获得1株荧光性状稳定的菌株FJAT-9295,该菌株在生长速率、产孢量、对酸碱度和温度的适应性及对尖孢镰刀菌的抑菌活性等方面与野生型菌株FJAT-9040无显著差异（P〉0.05）。同时,研究了菌株FJAT-9295在4种类型土壤中的定殖能力以及作物生长对该菌株在土壤中定殖的影响。结果表明：菌株在育苗土中定殖最好,其次为沙土及菜园土,黄泥土中定殖最差;种植茄子比未种植作物的土壤更有利于菌株的存活;菌株FJAT-9295在不同类型土壤中的菌落数随时间的延长均略有下降,16天后趋于稳定,维持在105 CFU/g,较初始接菌量下降了约1个数量级。     

四种熏蒸剂对辣椒疫霉和南方根结线虫的毒力

为明确不同熏蒸剂对土传病原菌辣椒疫霉Phytophthora capsici和南方根结线虫Meloidogyne incognita的毒力,采用密闭熏蒸法测定了4种土壤熏蒸剂氯化苦、棉隆、威百亩、1,3-二氯丙烯的毒力及1,3-二氯丙烯和氯化苦复配的联合毒力。结果表明:氯化苦、棉隆、威百亩、1,3-二氯丙烯对辣椒疫霉的EC₅₀分别为0.12、2.44、8.30、8.45 mg/L; 对南方根结线虫的EC₅₀ 分别为1.23、0.22、0.30、0.18 mg/L。1,3-二氯丙烯和氯化苦以2:1、1:1、1:2比例复配时对辣椒疫霉的EC₅₀ 分别为1.13、0.24、0.14 mg/L;对南方根结线虫的EC₅₀分别为0.19、0.32、0.61 mg/L。结合经济效益和多种病害兼治的原则,推荐使用1,3-二氯丙烯与氯化苦1:1配比,可兼治辣椒疫病和根结线虫病。     

大豆疫霉细胞凋亡相关基因的鉴定与表达分析

为探讨大豆疫霉Phytophthora sojae细胞凋亡潜在的调控机制,根据已知的细胞凋亡蛋白,利用在线工具BLASTP、pFAM和SMART在大豆疫霉蛋白组数据库中鉴定细胞凋亡同源蛋白并构建其进化树,通过转录组数据和实时荧光定量PCR技术分析细胞凋亡相关基因在大豆疫霉生长、发育及侵染不同时期的表达情况。结果显示:在大豆疫霉中共鉴定到13个细胞凋亡同源蛋白,包括核酸内切酶G(PsNUC1)、细胞色素c(PsCYCS)、凋亡诱导因子(PsAIF)、丝氨酸蛋白酶(PsHtrA-1、PsHtrA-2和PsHtrA-3)、多聚ADP核糖聚合酶(PsPARP-1、PsPARP-2和PsPARP-3)和TatD核酸酶(PsTatD1、PsTatD2、PsTatD3和PsTatD4)。在进化上,PsNUC1、PsCYCS、PsAIF、PsHtrA-1、PsPARP-1、PsPARP-2、PsPARP-3、PsTatD1和PsTatD2与人及秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans的同源蛋白亲缘关系较近,而与真菌相关蛋白亲缘关系较远,PsHtrA-2、PsHtrA-3、PsTatD3和PsTatD4与酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae相关蛋白相似度更高,说明大豆疫霉细胞凋亡蛋白在进化中发生了较大变异。大豆疫霉细胞凋亡相关基因PsHtrA-1和PsRARP-1在孢子囊阶段诱导表达,PsHtrA-2和PsRARP-2在游动孢子阶段上调表达,PsAIF、PsHtrA-3、PsRARP-1和PsRARP-2在侵染阶段明显诱导表达,PsCYCS在侵染阶段下调表达。细胞凋亡相关基因在大豆疫霉不同阶段的表达模式有较大差异,说明细胞凋亡在大豆疫霉生长、发育及致病过程中具有重要作用。     

大豆中疫霉诱导性GmDRRP基因启动子的克隆与功能分析

本研究根据大豆与疫霉互作的基因芯片数据,筛选了一个受疫霉诱导表达的大豆抗病相关基因(Gm DRRP,glycine max disease resistance response protein),并对其启动子响应疫霉侵染的功能进行了研究。序列分析表明该基因编码一个大豆抗病相关蛋白。分别用SA、Me JA、ABA、ETH和GA3五种激素处理后,发现该基因的表达受激素的抑制。克隆其转录起始位点上游1 590 bp的启动子区,生物信息学分析发现该区域包含多个已知与逆境响应相关的顺式元件。进一步将启动子构建在融合Gus报告基因的植物表达载体上,分别瞬时转化烟草和稳定转化大豆根毛,并检测了Gus报告基因的表达情况。结果表明,Gm DRRP启动子均能在两种体系中不同程度的受疫霉诱导,其表达模式为接种后0.5 h被快速诱导,并在2 h时显著提高。根据生物信息学对顺式元件的预测结果,对启动子进行了分段分析,获得了一个222 bp的小片段,其疫霉诱导表达能力是全长启动子的34%。以上结果表明大豆的Gm DRRP启动子能被疫霉快速诱导。     

Antifungal activity of oligochitosan against Phytophthora capsici and other plant pathogenic fungi in vitro

Antifungal activity of oligochitosan against nine phytopathogens was investigated in vitro. Oligochitosan was more effective than chitosan in inhibiting mycelial growth of Phytophthora capsici and its inhibition on different stages in life cycle of P. capsici was observed. Rupture of released zoospores induced by oligochitosan was reduced by addition of 100 mM glucose. The effects of oligochitosan on mycelial growth and zoospore release, but not zoospore rupture, were reduced largely when pH value was above 7. The ultrastructural study showed that oligochitosan caused distortion and disruption of most vacuoles, thickening of plasmalemma, and appearance of unique tubular materials. Plasmalemmasomes in hyphal tip cells were not found in the presence of oligochitosan. These results suggest polycationic nature of oligochitosan contributes only partly to its antifungal activity and multiple modes of action of oligochitosan exist including the disruption of endomembrane system.     

绿色荧光蛋白基因标记棉花黄萎病菌

以携带有潮霉素抗性筛选标记的pCTHyg载体为骨架,构建了含有增强型绿色荧光蛋白基因sGFP的载体pCH-sGFP,并通过农杆菌介导的遗传转化法导入引起棉花黄萎病的高致病力大丽轮枝菌Vd991,获得了sGFP整合到大丽轮枝菌基因组的转化株。通过转化子荧光信号、生长表型和致病力筛选鉴定,获得了1株与Vd991生长和致病力无显著差异且荧光信号强烈的转化株Vd gfp77。侵染棉花根部试验表明,Vd-gfp77侵染棉花后快速扩展繁殖,子代仍然能发出强烈的荧光信号。本试验绿色荧光蛋白标记大丽轮枝菌的成功构建,为后续大丽轮枝菌侵染棉花过程的组织学和致病机理研究提供了良好的研究材料。