荔枝霜疫霉中双组分信号转导系统的鉴定与表达分析

 荔枝霜疫霉(Peronophythora litchii)隶属于茸鞭生物界卵菌门疫霉属,由其引起的荔枝霜疫病是目前荔枝生产上一种最重要的病害,严重影响荔枝产量和鲜果品质。双组分信号途径在微生物中参与多种生命活动,但是在卵菌中尚未有相关研究。本研究通过生物信息学分析在荔枝霜疫霉中鉴定到2个杂合型组氨酸激酶(PlHK1、PlHK2)和1个响应调控蛋白(PlRR1)。其在卵菌中是保守存在的,并且与真菌在进化上相对独立。功能域分析表明,PlHK1和PlHK2的C端额外的融合了1个磷酸转移功能域(Hpt),这与真菌和植物的存在显著差异。转录分析表明3个基因在荔枝霜疫霉侵染阶段上调表达,并且响应渗透胁迫和氧化胁迫。以上结果揭示了双组分信号系统可能在疫霉致病过程中发挥重要作用。     

大豆疫霉MAPK基因的鉴定与转录分析

 疫霉菌包括大豆疫霉等重要植物病原物,属于茸鞭生物界卵菌门,在进化上与真菌相差甚远;由于分离培养与遗传转化等相对困难,目前对其生长发育和致病机理的研究相对滞后。本研究综合运用基因组学和转录组学方法,首先对植物病原卵菌与真菌的蛋白激酶特别是MAPK进行了鉴定和比较,然后对大豆疫霉MAPK的基因结构、蛋白功能域以及转录模式等进行深入分析。结果表明,植物病原卵菌比真菌含有更多的蛋白激酶(包括MAPK),且卵菌及其近缘物种硅藻的MAPK与真菌在进化上相对独立;大豆疫霉的14个MAPK中,4个具有非典型的磷酸化唇序列,7个含有PH、C2、WW、PAS等与细胞信号转导相关的其它功能域;转录分析表明,大部分MAPK可能在大豆疫霉生长发育与致病的整个过程或特定过程中发挥重要作用。本文通过对蛋白激酶特别是MAPK的分析揭示了植物病原卵菌(与真菌相比)在细胞信号转导网络与机制上的独特性与复杂性,可为进一步研究疫霉菌MAPK的生物学功能及其信号调控机制提供参考。     

荔枝霜疫霉自噬相关基因的鉴定与表达分析

 细胞自噬(Autophagy)是一种真核生物中高度保守的胞内物质降解和循环再利用的生理过程,其调控细胞动态平衡、压力适应和细胞程序性死亡,与植物病原真菌生长发育、孢子形成、侵染等一系列过程密切相关。荔枝霜疫霉(Peronophythora litchii)侵染引起的荔枝霜疫病严重危害荔枝生产及采后贮藏。本研究利用模式物种中已知的自噬相关蛋白,采用同源比对的方法在荔枝霜疫霉基因组数据库中鉴定到19个同源蛋白,分属16种蛋白类型。分析基因结构和蛋白保守功能域,发现荔枝霜疫霉自噬相关基因均具有内含子,且数目差异明显;所鉴定候选蛋白都具有相应分组的保守功能域,而PlATG1a在C端具有2个额外的ATG11功能域,PlATG11则在其N端包含1个APG17功能域。进一步对具有核心功能且多成员的自噬相关蛋白ATG1、ATG6、ATG8和ATG18进行系统进化和序列模块分析发现,这些蛋白在不同物种之间十分保守,但是其同源蛋白间存在分化。通过转录组数据分析和qRT-PCR验证结果显示,荔枝霜疫霉中自噬相关基因在生长发育和侵染阶段均有表达,与菌丝阶段相比,PlATG1a、 PlATG2、PlATG3、PlATG6a、PlATG8、PlATG18a基因在游动孢子阶段特异上调表达,其中PlATG8最为显著;PlVPS34在孢子囊阶段特异诱导表达,PlATG1b、PlATG12、PlATG17在孢子囊与游动孢子阶段上调表达但是在侵染阶段下调表达;PlATG6b、PlATG9、PlATG10、PlATG13、PlATG14及PlVPS15基因在生长发育和侵染阶段均表现出不同程度的上调表达,PlATG7、PlATG11、PlATG18b 则在侵染阶段显著下调表达。结果表明,细胞自噬可能参与调控荔枝霜疫霉的生长发育及致病过程。     

卵菌与真菌Argonaute家族基因的生物信息学分析

Argonaute蛋白广泛存在于真核生物与原核生物中,可在非编码小RNA或DNA的引导下,对完全匹配或部分匹配的靶标进行切割、翻译抑制或染色体修饰。本研究利用生物信息学对127种卵菌与真菌的基因组进行分析,旨在了解各个物种中AGO家族基因的数量、蛋白结构域、进化关系及转录模式等。结果发现,大部分卵菌与真菌的基因组中(51%)含有2个AGO基因,而疫霉菌和壶菌等平均含有4个以上。卵菌与真菌的AGO基因在进化上相互独立,多拷贝AGO基因可能是通过基因复制形成;大部分AGO基因具有6个可预测的功能域(即:N端、Linker 1、PAZ、Linker 2、MID和PIWI),并且在PAZ和PIWI功能域上,与核酸5’和3’端结合及与催化活性相关的氨基酸位点整体相对保守,仅个别位点存在一定的差异。侵染大豆过程中,大豆疫霉和终极腐霉的两对同源AGO基因具有保守的表达模式,且基因表达水平相对较高,可能具有相似的生物学功能。上述结果将为深入解析AGO介导的RNA干扰机制及生物学功能奠定基础。     

卵菌与真菌Argonaute家族基因的生物信息学分析

 Argonaute蛋白广泛存在于真核生物与原核生物中,可在非编码小RNA或DNA的引导下,对完全匹配或部分匹配的靶标进行切割、翻译抑制或染色体修饰。本研究利用生物信息学对127种卵菌与真菌的基因组进行分析,旨在了解各个物种中AGO家族基因的数量、蛋白结构域、进化关系及转录模式等。结果发现,大部分卵菌与真菌的基因组中(51%)含有2个AGO基因,而疫霉菌和壶菌等平均含有4个以上。卵菌与真菌的AGO基因在进化上相互独立,多拷贝AGO基因可能是通过基因复制形成;大部分AGO基因具有6个可预测的功能域(即:N端、Linker 1、PAZ、Linker 2、MID和PIWI),并且在PAZ和PIWI功能域上,与核酸5'和3'端结合及与催化活性相关的氨基酸位点整体相对保守,仅个别位点存在一定的差异。侵染大豆过程中,大豆疫霉和终极腐霉的两对同源AGO基因具有保守的表达模式,且基因表达水平相对较高,可能具有相似的生物学功能。上述结果将为深入解析AGO介导的RNA干扰机制及生物学功能奠定基础。     

三类植物卵菌的全基因组比较

为有效防治由不同类型卵菌引起的植物病害,该研究对数据库中的霜霉、疫霉和腐霉3类不同卵菌的全基因组数据进行序列特征分析、同源性分析和共线性分析以及同源差异基因富集通路分析。结果显示,霜霉、疫霉和腐霉来自独立的谱系,且疫霉与霜霉的亲缘关系较近;疫霉的致病相关基因数量最多,主要有RxLR、CRN、NPP、NF和PcF基因家族,霜霉的致病相关基因数量次之,腐霉的致病相关基因数量最少;3类卵菌共确定了13 392个同源基因,其中3类卵菌均共有的同源基因为3 786个,不同菌种的同源基因数量差异较大,整体表现为疫霉>霜霉>腐霉;同源差异基因富集程度最高的前20个通路主要是基础代谢的通路和中间代谢通路,其中抗坏血酸和藻酸盐代谢、ABC转运蛋白和果糖和甘露糖代谢相对富集程度较高,基因数目也较多。     

金雷多米尔防治荔枝霜疫霉病试验小结

68%金雷多米尔可溶性粒剂是防治卵菌纲真菌病害的新型杀菌剂,通过本次防治荔枝霜疫霉病的药效试验,结果表明,金雷多米尔700倍对花期和采收期霜疫霉病的防效分别为62.96%、74.85%,效果显著优于百菌清和甲霜灵锰锌。     

一种适于分离荔枝霜疫霉的选择性培养基

为提高荔枝霜疫霉Peronophythora litchii Chen ex Ko et al.的分离成功率,筛选一种适于分离该病原菌的选择性培养基,采用菌丝生长速率法测定了3种杀菌剂和8种抗生素对荔枝霜疫霉及9种常见非目标真菌菌丝生长的抑菌活性.结果表明,以PSA为基础培养基,在其中添加多菌灵、咪鲜胺、异菌脲、利福平和制霉菌素使其浓度分别至10、2、200、10和50 μg/mL所配制成的选择性培养基,可有效抑制非目标真菌炭疽菌 Colletotrichum sp.、拟茎点霉Phomopsis sp.、链格孢菌Alternaria sp.、镰刀菌Fusarium sp.、拟盘多毛孢Pestalotiopsis sp.、毛霉Mucor sp.、地霉Geotrichum sp.、酵母菌Saccharomyces sp.、裂褶菌Schizophyllum sp.的生长,但对荔枝霜疫霉的生长影响较小.分离实践表明,采用该选择性培养基,不管病组织是否经表面消毒,均可成功分离获得荔枝霜疫霉纯菌落,大大提高了分离的成功率和效率.     

吡唑醚菌酯与代森锰锌对两种果树病原菌的联合毒力

为了明确吡唑醚菌酯与代森锰锌混配对荔枝霜疫霉病菌(Peronophythora litchii)和香蕉尾孢叶斑病菌(Pseudocercospora musae)的联合毒力,分别采用菌丝生长速率法、菌丝干重法测定了吡唑醚菌酯、代森锰锌及其不同配比混剂对荔枝霜疫霉病菌和香蕉尾孢叶斑病菌的毒力。结果表明:吡唑醚菌酯与代森锰锌质量比为1.35∶35的混剂对荔枝霜疫霉病菌表现为相加作用,增效系数为1.286 3;吡唑醚菌酯与代森锰锌质量比为8∶66、6∶77和4∶88的混剂对香蕉尾孢叶斑病菌同样表现出较好的相加作用,增效系数分别为1.299 9、1.378 0和1.390 7;综合考虑混配经济效益和降低病原菌对吡唑醚菌酯产生抗性风险等因素,吡唑醚菌酯与代森锰锌以质量比1.35∶35~8∶66进行混配较为合理。     

荔枝霜疫霉不同发育阶段对4种QoI类杀菌剂的敏感性

荔枝霜疫霉是荔枝上的严重病害。在离体条件下比较了4种QoI类杀菌剂烯肟菌酯、烯肟菌胺、SYP-2815和苯醚菌酯对荔枝霜疫霉不同发育阶段的影响。结果表明:供试药剂对荔枝霜疫霉病菌菌丝扩展及孢子囊产生量均表现出一定的抑制作用,EC50值分别在0.1970~1.2579 μg/mL和0.2127~0.8160 μg/mL之间,而对其游动孢子释放的抑制作用较低,EC50值在4.1448~7.4253 μg/mL之间;4种药剂在一定浓度下会加速游动孢子的消解,抑制休止孢的形成;对孢子囊和休止孢萌发具有优异的抑制活性,EC50值分别在0.0465~0.3424 μg/mL和0.0365~0.1877 μg/mL之间。     

荔枝瘿螨生物学及其防控研究进展

荔枝瘿螨是为害荔枝的一类重要害虫,体型小、种类多、分布广。随着荔枝种植面积的扩大、荔枝果实和荔枝苗木的远距离运输,给荔枝瘿螨的传播创造了条件。本文主要总结了国内荔枝瘿螨的研究结果,阐明了荔枝瘿螨的种类及其分布特点;以荔枝瘤瘿螨Aceria litchii和荔枝分位瘿螨Disella litchii为例,阐述了荔枝瘿螨的生物学特性及种群动态、天敌、寄主(荔枝品种)的抗虫(瘿螨)性、种群监测技术、防治措施等方面的研究进展。结合产业发展,指出生产中亟待解决的问题和研究方向,并提出建立“以农业防治为基础、生物防治相结合、化学防控为辅助”的荔枝瘿螨综合防控技术体系的具体措施。     

欧美杨细菌性溃疡病菌双组份系统反应调节基因LqRR2的功能研究

由Lonsdalea quercina subsp.populi引起的欧美杨溃疡病于2006年在国内首次发现,不同于其它病原菌造成的杨树溃疡病,该病害对欧美杨速生林的生长造成毁灭性破坏,已造成了严重的经济损失,该病原菌的致病分子机制尚不清楚。双组分系统是细菌重要的信号传递通路,在细菌的生长繁殖、逆境胁迫应答、环境适应以及病原菌致病过程中发挥重要作用。开展双组份系统研究将有助于解析欧美杨细菌性溃疡病菌的致病机制。本研究鉴定了欧美杨细菌性溃疡病菌L.quercina双组份孤儿反应调节基因LqRR2,并对其生物学功能进行了研究。通过同源重组获得了LqRR2基因的缺失突变体△LqRR2。表型测定结果显示,与野生型菌株相比,突变体△LqRR2在半固体培养基上的游动能力显著减弱,对欧美杨‘107杨’枝干的毒性也显著降低。但是,突变体的生长速率、生物膜形成能力以及胞外多糖产量较野生型无显著差别。此外,荧光定量PCR分析结果显示,游动性相关基因flg B、flg C和flg E的表达量在突变体中明显降低。综上所述,双组份调节蛋白编码基因LqRR2是欧美杨细菌性溃疡病菌L.quercina维持病原菌游动性和全毒性所必需的。     

Efficacy of spiromesifen on Aceria litchii (Keifer) in relation to Cephaleuros virescens Kunze colonization on leaves of litchi (Litchi chinensis Sonn.)

Journal of Plant Diseases and Protection - The phytophagous mite, Aceria litchii (Keifer), is one of the major pests of litchi (Litchi chinensis Sonn.) in Asia and Australia. By sucking on the...     

In vitro inhibition of soil microorganisms by 2-phenylethyl isothiocyanate

Isothiocyanates (ITCs) are produced by the enzymatic hydrolysis of glucosinolates in cruciferous plants and can kill fungi, oomycetes and bacteria. The effect of 2-phenylethyl ITC (2-PE ITC), the main ITC liberated from the roots of canola, was tested in vitro on a range of fungi, oomycetes and bacteria. Bacteria were generally more tolerant than the eukaryotic pathogens to 2-PE ITC, although both groups showed considerable variability in response (ED₉₀ ranging from 0·005 to 1·5 m m for eukaryotes, and from 0·33 to greater than 3·34 m m for complete inhibition of bacterial growth). While intraspecies variability was low, interspecies variability was high within some genera. Amongst the eukaryotes, Trichoderma spp. were the most tolerant to 2-PE ITC, while other genera, including Aphanomyces , Gaeumannomyces , Phytophthora and Thielaviopsis , were very sensitive. A range of responses was exhibited by Pythium spp. and the different anastomosis groups of Rhizoctonia solani . A simple laboratory screening may be an effective way to identify candidate soilborne pathogens for control in rotation cropping systems which include a Brassica crop phase.     

枯草芽胞杆菌对离体荔枝果实霜疫霉病、炭疽病的防治效果

为了进一步明确从土壤中筛选得到的拮抗细菌OR-1、OR-2、OR-3、ON-6的分类地位和生防效果,采用形态学观察、理化特性结合分子生物学方法,鉴定这4株细菌皆为枯草芽胞杆菌Bacillussubitilis.拮抗菌对荔枝霜疫霉菌、炭疽菌菌丝生长均具有明显抑制作用,ON-6菌株的发酵液对菌丝生长的抑制率最高,分别为92.34％和70.36％,其次是OR-1菌株.拮抗菌处理组褐变指数均小于对照组以及杀菌剂处理组,且差异达显著水平(P＜0.05),OR-1菌株防褐变效果最好.常温下,拮抗菌发酵液对离体鲜果病害防治效果优于对照组和杀菌剂处理组,其中ON-6菌株的防治效果最佳;4℃低温储藏处理40天后,拮抗菌发酵液处理组的防治效果高于对照和杀菌剂处理组,且差异显著(P＜0.05),以ON-6和ON-3菌株的防治效果最佳.表明拮抗菌发酵液对荔枝鲜果上的霜疫霉菌和炭疽病菌有一定的抑制作用.     

小麦凝集素类受体激酶TaLecRLK1的鉴定及抗锈病功能分析

凝集素类受体激酶(lectin receptor-like kinase, LecRLKs)是一类在植物应答多种生物/非生物胁迫中发挥重要作用的类受体激酶。本研究在小麦与条锈菌互作的转录组中筛选到1个在小麦与条锈菌非亲和互作中显著上调表达的LecRLKs基因TaLecRLK1。该基因全长2 292 bp,编码蛋白含有1个胞外信号肽、B-lectin结构域、PAN＿AP结构域、跨膜域和胞内酪氨酸激酶域。qRT-PCR分析表明：TaLecRLK1在小麦与条锈菌非亲和互作早期诱导表达,在烟草及小麦原生质体中瞬时表达,TaLecRLK1-GFP定位在细胞膜上。利用大麦条纹花叶病毒介导的基因沉默技术(BSMV-VIGS)沉默TaLecRLK1,接种无毒性条锈菌小种CYR23后,沉默叶片表面产生少量夏孢子堆,组织学观察发现沉默植株中条锈菌菌丝长度增长、侵染点附近活性氧积累面积减少;TaPR1、TaPR2、TaPR5的表达受到抑制,TaCAT和TaSOD则被迅速诱导表达。综上所述,TaLecRLK1对小麦抗条锈病起到正调控作用。     

Molecular characterization of the two-component histidine kinase gene from Monilinia fructicola

Brown rot of stone fruit caused by Monilinia fructicola (G. Wint) Honey is one of the most common fungal diseases in California. In this study, two laboratory-induced iprodione-resistant (LIR) mutants of M. fructicola were characterized by osmotic sensitivity, virulence on prune and sequence of the two-component histidine kinase gene (Mfos-1). The LIR mutants showed more sensitivity to osmotic stress and lower virulence on prune than their wild-type parent. Analysis of deduced amino acid of Mfos-1 showed that this protein exhibited all the characteristic features of the two-component histidine kinase genes, including osmotic sensing domain, six 90-amino-acid repeat motifs (coiled coil region) and kinase core and response regulator domains. Comparison of DNA sequences of the Mfos-1 from LIR mutants and the wild-type sensitive (S) isolate showed that LIR mutants had single point mutations in the coiled coil region of Mfos-1.