甘蔗镰孢菌插入突变体库的构建、致病变异突变体筛选及突变基因定位

由镰孢菌复合种引起的甘蔗梢腐病（pokkah boeng disease, PBD）是甘蔗的主要病害之一。在广西,甘蔗镰孢菌（Fusarium sacchari）是PBD的优势病原菌。尽管PBD的研究已有较长的历史,但甘蔗镰孢菌的致病分子机理远未得到阐明。为研究甘蔗镰孢菌的致病分子机理,本研究采用农杆菌介导的遗传转化（Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation,ATMT）技术构建甘蔗镰孢菌FF001菌株的T-DNA插入突变体库。采用携带潮霉素B磷酸转移酶基因pTHR1-AH双元载体的农杆菌菌株AGL-1介导转化F. sacchari分生孢子,获得3018个转化子;随机选取12个转化子进行PCR检测和Southern杂交分析,结果显示所有检测突变株均插入潮霉素B磷酸转移酶基因,多数为单拷贝插入。采用离体叶片接种评价转化子的致病力,获得致病力明显减弱21个和致病力增强9个,共30个突变体。通过TAIL-PCR扩增测序并与甘蔗镰孢菌基因组序列比对,确定了其中27个突变株的T-DNA插入位点。观察到多个插入位点伴随有基因组片段缺失,导致1...     

甘蔗镰孢菌FsANT基因的克隆及表达模式分析

甘蔗是我国主要的糖料作物,是生产蔗糖最主要的原料,甘蔗生产过程中受到的病虫害威胁给蔗糖产业造成了严重的损失。甘蔗镰孢菌（Fusarium sacchari）引起的梢腐病是一种真菌性病害,严重影响甘蔗作物生产。镰孢菌致病基因的研究对于梢腐病的防治具有重要意义。腺苷酸转移酶（adenine nucleotide translocase, ANT）介导线粒体与细胞质基质之间ADP/ATP的交换,在真核细胞能量代谢中发挥重要作用,与细胞的生长、发育和凋亡密切相关。本研究克隆获得了长936 bp具有完整开放阅读框（open reading frame, ORF）的甘蔗镰孢菌ANT基因序列,命名为FsANT,其编码311个氨基酸,并且与小麦条锈菌病原菌ANT蛋白和小麦白粉病病原菌ANT序列相似性较高。蛋白软件分析显示,该基因编码的蛋白为稳定的疏水蛋白,含有5个跨膜结构,一个ADP/ATP transporter结构域,有3个同源重复的MCF基序,与粒体转运蛋白家族（mitochondrial carrier family,MCF）的基本结构特点相吻合。软件预测分析发现FsANT基因可能定位在线粒体。qRT-PCR结果显示,FsANT基因在菌丝生长时期的表达相对稳定无显著差异;在与甘蔗互作过程的表达模式表现为：接种后12 h该基因开始上调表达,24 h表达量显著升高,72 h达到表达高峰。推测FsANT基因的表达不仅与甘蔗镰孢菌细胞的生长相关,同时可能参与F. sacchari与甘蔗的互作过程,且主要在侵染后期发挥功能。研究病原菌生长保守基因为甘蔗抗梢腐病育种提供新思路。     

基于环介导等温扩增技术检测东北地区大豆主要品种(系)种子携带的病原菌

为了解东北地区大豆种子携带病原菌的情况,选取了该地区52个大豆主要品种(系),采用环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)快速检测其种子携带胶孢炭疽菌、平头炭疽菌、冬青丽赤壳菌、亚细亚镰孢菌、黄色镰孢菌、木贼镰孢菌、禾谷镰孢菌、层出镰孢菌、尖镰孢菌、茄腐镰孢菌、轮枝镰孢菌、接骨木镰孢菌、大豆炭腐病菌、大豆拟茎点种腐病菌、大豆疫霉菌和立枯丝核菌16种大豆主要病原菌的状况。结果表明:在其中38个品种(系)的种子样本中累计检测出上述8种病原菌,检出率由高到低依次为:大豆拟茎点种腐病菌、立枯丝核菌、木贼镰孢菌、亚细亚镰孢菌、禾谷镰孢菌、层出镰孢菌、尖镰孢菌和平头炭疽菌。不同大豆品种(系)种子带菌的种类及数量存在较大差异,其中品种绥12-18和29182被检出的病原菌多达4种。本研究对了解东北地区大豆种子携带病原菌的状况有参考价值,并为大豆种子带菌检测提供了新的方法。     

温度对接种不同镰刀菌的马铃薯干腐病发展的影响

贮藏期马铃薯干腐病由几种镰刀菌引起,其中最重要的是深篮镰孢霉 (Fusarium coe-ruleum)、接骨木镰孢霉)F.sambucinum)、拟单端镰孢霉(F.trichcioides)和燕麦细镰孢霉(F.avenacem)。在南非尖镰孢霉(F.oxysporum)及茄腐皮镰孢霉(P.solani)是干腐病的主要病原菌,其次是接骨木镰孢霉、木贼镰孢霉(F.equiseti)、F.acuminatum、禾赤霉镰孢(F.graminearum)、钩状镰孢霉     

吉林省公主岭与敦化大豆根腐病镰孢菌的系统鉴定

为明确吉林省公主岭和敦化的大豆根腐病镰孢菌种类,分离93份根腐病标样的病原真菌,利用ITS、TEF1-α、RPB2基因序列比对和多基因位点系统发育分析,结合形态学鉴定方法,鉴定出104株镰孢菌,共分4种,腐皮镰孢菌占64.42%,尖镰孢菌占33.65%,轮枝镰孢菌占0.96%,层出镰孢菌占0.96%。在公主岭罹病植株上分离鉴定出57株镰孢菌,腐皮镰孢菌占91.23%,尖镰孢菌占5.27%,轮枝镰孢菌占1.75%,层出镰孢菌占1.75%;在敦化罹病植株上分离鉴定出47株镰孢菌,腐皮镰孢菌占31.91%,尖镰孢菌占68.09%。结果表明:公主岭优势病原菌为腐皮镰孢菌,而敦化优势病原菌为尖镰孢菌。致病性试验结果表明,仅有3株腐皮镰孢菌对合丰55无致病性,其余101株镰孢菌对合丰55均有不同程度的致病性。     

河南省花生根、茎和荚果部镰孢菌的分离鉴定

花生根腐、茎腐和果腐病在我国各花生产区发生严重,其病原菌的组成和优势种群尚不明确。本研究于2020年从河南省6个市的花生种植区采集病株样品,共分离得到151个菌株,其中花生根腐病菌41株、茎腐病菌71株、果腐病菌39株。真菌形态鉴定和利用rDNA-ITS和EF-1α序列进行分子鉴定的结果表明,这些菌株均为镰孢菌,分别属于木贼镰孢菌(Fusarium equiseti)、变红镰孢菌(F.incarnatum)、尖孢镰孢菌(F.oxysporum)、层出镰孢菌(F.proliferatum)和茄病镰孢菌(F.solani);从花生根腐和茎腐病样品中都可以检出这5种镰孢菌,果腐病样品中未能检出层出镰孢菌。尖孢镰孢菌在供试的花生根腐、茎腐和果腐病样品中检出率最高,分别为39.02%、30.99%和56.41%。根据柯赫氏法则验证了这5种镰孢菌均对花生具有致病性。本研究明确了河南省花生根腐、茎腐和果腐病的致病镰孢菌组成和优势种群,为病害防控奠定了基础。     

蓖麻种芽腐烂病害的病原鉴定

为明确引起蓖麻种芽腐烂病害的病原菌种类,本研究采用常规组织分离法分离获得病原菌,根据柯赫氏法则对病原菌进行致病性测定,并结合形态学特征观察和分子生物学技术确定病原菌分类。结果表明,从蓖麻种芽病样组织中分离得到RFR1-4菌株为致病菌。形态学鉴定该菌为茄腐镰孢菌(Fusarium solani)。对致病菌株进行ITS、β-tubulin和TEF-1α基因分析,结果显示与Fusarium-ID数据库中的茄腐镰孢复合种(F. solani species complex)有100%的相似性。因此结合形态学鉴定结果,确定引起蓖麻种芽腐烂病害的病原菌为茄腐镰孢复合种。该病原鉴定对蓖麻种芽腐烂病害的防控有重要的指导作用。     

多重PCR技术检测4种大豆镰孢菌根腐病病原

镰孢菌是引起大豆根腐病的常见病原菌,传统检测病原镰孢菌的方法存在操作繁琐、时间长、成本高和效率低等缺点,建立一种快速检测方法显得尤为重要.本研究基于翻译延伸因子序列(EF-1α)建立了检测镰孢菌(Fusarium species)的多重PCR反应体系,检测了多重PCR体系灵敏度,模拟侵染样本验证多重PCR技术的可行性....     

玉米根腐病和种子霉烂病抗性诱导

在所有病害中,能明显降低玉米产量、分布最广的是根腐病和播后种子霉烂病。在摩尔多瓦玉米根腐病和茎腐病的主要病原菌是镰刀菌属Fusarium中的优势种串珠镰孢(F.moniliforme)、赤霉链孢(F.graminearum)、尖镰孢霉(F.oxysporum)和F.gibosum。为防治病原菌随播种材料传播,可采用杀     

尖镰孢菌和禾谷镰孢菌引起的大豆根腐病生物防治研究

以大豆与禾谷类作物轮作体系中引起大豆根腐病的尖镰孢菌(F.oxysporum)和禾谷镰孢菌(F.graminearum)为研究对象,测试分离于大豆和小麦根部及根际土壤的生防菌对2种病原菌防治效果.结果表明:拮抗试验中所测试的生防菌对2种镰孢菌抑菌效果差异不显著,生防菌HJ-ZT1、HJ-MM7、HJ-ZT2、CH-Tr...     

向日葵柄锈菌效应子P2的定位及功能研究

由向日葵柄锈菌（Puccinia helianthi Schw.）引起的向日葵锈病严重威胁着向日葵的安全生产。效应子是一类病原菌侵染过程中分泌的蛋白，促进病原菌侵染或触发寄主免疫。为明确向日葵锈菌效应子P2在锈菌侵染过程中发挥的作用，对该基因序列进行了生物信息学分析；以向日葵锈菌夏孢子cDNA为模板，克隆了P2基因的编码序列，利用qRT-PCR技术分析了该基因在侵染过程中的表达特性；采用农杆菌瞬时表达系统在烟草上验证了P2的毒性功能，并在烟草上瞬时表达对其进行了亚细胞定位。研究结果表明，P2编码58个氨基酸，N端含24氨基酸的信号肽，无核定位信号及跨膜结构域，并在向日葵锈菌侵染早期上调表达。在本氏烟中瞬时表达P2可以抑制BAX诱导的细胞坏死，亚细胞定位结果表明P2定位在细胞膜及细胞核。     

甘蔗梢腐病菌Fusarium sacchari CYP51基因克隆及遗传转化

甾醇14α-去甲基化酶（CYP51）是生物细胞膜合成所需的一个非常重要的酶,在病原菌的耐药性、致病性和生长繁殖等方面发挥着非常重要的作用。研究表明干扰真菌的CYP51基因表达导致其无法正常生长,显著降低其致病性。本研究以甘蔗梢腐病菌甘蔗镰刀菌（Fusarium sacchari）为试验材料,根据基因组测序数据设计特异性引物克隆得到了FsCYP51基因全长和CDS全长。生物信息学分析表明,该基因序列全长1947 bp,编码区由2个内含子和3个外显子组成,CDS全长1554 bp,编码517个氨基酸,编码蛋白理论相对分子量为58.61 kDa。其编码蛋白的二级结构主要由α-螺旋和无规卷曲构成,具有典型的CYP51保守结构域。预测其亚细胞定位于细胞膜,且存在2个跨膜区域。系统进化分析表明,FsCYP51基因属于CYP51C这一类,与串珠镰刀菌（F. verticillioides）的CYP51C基因亲缘关系最近。同时,根据克隆到的基因全长和CDS全长构建了多价HIGS植物表达载体,并利用基因枪介导的遗传转化方法将干扰片段成功转化至甘蔗受体材料,为研究FsCYP51基因功能和创制抗梢腐病甘蔗种质奠定基础。     

PVX病毒载体介导2种马铃薯Y病毒科病毒VPg蛋白表达诱导烟草叶片系统坏死的研究

芜菁花叶病毒（Turnip mosaic virus, TuMV）和槟榔坏死环斑病毒（Areca plam necrotic ringspot virus, ANRSV）是马铃薯Y病毒科（Potyviridae）中分别可诱导十字花科作物和槟榔产生坏死病症的2种不同属病毒。VPg（Viral protein genome linked）作为与马铃薯Y病毒科病毒基因组5′端的结合蛋白,在病毒复制、翻译和运动等侵染过程中发挥重要作用。本研究利用In-Fusion克隆策略分别构建了可表达3′端融合Strep蛋白标签序列的ANRSV和TuMV VPg全长编码基因的马铃薯X病毒（Potato virus X, PVX）载体pPVX-VPg-AR和pPVX-VPg-Tu。通过农杆菌渗透注射接种本生烟（Nicotiana benthamiana）,利用RT-PCR、Strep蛋白标签亲和层析和Western blot等方法证明了PVX病毒载体能够介导VPg-AR和VPg-Tu蛋白在本生烟中系统表达,且发现这2种VPg蛋白的过量表达诱导本生烟叶片产生了不同程度的系统性坏死病症。进一步采用DAB和NBT染色,在产生坏死症状叶片中检测到大量活性氧（reactive oxygen species, ROS）的积累。因此,推测VPg可能是TuMV和ANRSV诱发植物病症产生的一个决定因子,为后续研究这2种病毒诱导症状形成机制奠定了基础。     

木薯MeSAP13基因的克隆及其抗细菌性枯萎病功能鉴定

胁迫相关蛋白（stress-associated proteins, SAPs）在植物对胁迫应答和胁迫调控中起重要作用。木薯是我国重要的粮食作物和经济作物,细菌性枯萎病（cassava bacterial blight, CBB）已严重危害我国木薯产业的健康发展。为了探讨木薯MeSAP基因在抗细菌性枯萎病中的作用,本研究克隆了我国主栽木薯品种‘华南8号’（SC8）的MeSAP13基因,分析该基因在细菌性枯萎病病原菌侵染时的表达模式及其编码蛋白的基本特性。利用基于木薯花叶病毒介导的基因沉默（virus induced gene silencing, VIGS）技术抑制了MeSAP13基因在木薯SC8叶片中的表达,通过接种细菌性枯萎病病原菌XpmHN11对MeSAP13的抗病功能进行抗性鉴定。结果发现：在病原菌XpmHN11侵染叶片3 d后MeSAP13基因表达量显著上调,说明木薯MeSAP13基因能够响应病原菌的侵染;在VIGS载体转化木薯叶片40 d后发现,与转化pCsCMV-A载体的对照叶片相比,MeSAP13在转化pCsCMV-MeSAP13叶片中的表达量显著下调了40%~60%,表明通过VIGS技术成功抑制了MeSAP13在木薯叶片中的表达。将病原菌XpmHN11接种至MeSAP13基因沉默叶片和对照植株叶片,发现MeSAP13基因沉默植株接种叶片的水渍状病斑面积显著大于对照植株接种叶片。分析侵染后0、3、6 d病原菌XpmHN11的繁殖情况发现,在侵染后3 d和6 d的MeSAP13基因沉默植株接种叶片中,其病原菌数量显著高于对照植株接种叶片。以上研究结果表明,抑制MeSAP13基因的表达,降低了木薯对细菌性枯萎病的抗性。     

尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种的磷酸化应激诱导蛋白1（FoSTIP1）基因的克隆及表达分析

本研究克隆了尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种（Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4, Foc4）转录因子FoSkn7一个候选的下游基因,结果表明该基因cDNA编码序列全长1737 nt,编码一个含578个氨基酸残基的蛋白质。对其编码的蛋白进行了结构域和进化分析,结果表明该蛋白质含有胁迫诱导蛋白（stress-in-ducible protein-1, STI1）结构域和多个三角形4肽重复序列结构域（tetratricopeptide repeat, TPR）。该蛋白质与尖孢镰刀菌番茄专化型的磷酸化应激诱导蛋白1（STIP1）亲缘关系最近,因此初步将其确定为Foc4的磷酸化应激诱导蛋白并命名为FoSTIP1。采用相对荧光定量PCR方法分析了该基因在野生型B2菌株入侵香蕉苗根部及在外源H₂O₂诱导情况下的表达变化,也分析了FoSKN7基因缺失突变体中该基因在外源H₂O₂诱导情况下的表达。结果表明在入侵香蕉苗根部及在外源H₂O₂诱导情况下,B2菌株中的FoSTIP1表达均有上调,而FoSKN7基因缺失突变体中FoSTIP1即使有H₂O₂诱导,其表达也远低于B2菌株中的FoSTIP1。推测FoSTIP1可能是FoSkn7的靶基因并参与了Foc4抗外源氧化胁迫。     

Application of an emulsifiable mixture of 1,3-dichloropropene and chloropicrin against root knot nematodes and soilborne fungi for greenhouse tomatoes in Italy

A mixture of 1,3-dicloropropene 60.5% w/w and chloropicrin 33.3% w/w (Telone C35 EC) may be registered in Italy for soil drip fumigation. Five experiments on greenhouse tomatoes in Northern, Central and Southern Italy compared the effectiveness of this mixture in comparison with methyl bromide to find the optimum application rate in soils infested by Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici, F. oxysporum f.sp. radicis lycopersici, Sclerotium rolfsii, Meloidogyne javanica and M. incognita. Its efficacy against F. oxysporum f.sp. radicis lycopersici and M. incognita was confirmed when applied to soils at 100, 200, 300 and 400 l ha⁻¹ (132.4, 268.4, 402.6 and 536.8 kg ha⁻¹) under gas-tight films with 15–45 mm of application water (900–1200 mg Telone C35 EC l⁻¹). In sandy soils, with slight F. radicis lycopersici infections and with heavy nematode (M. incognita) attacks, the mixture, drip applied at 900 mg l⁻¹ during late summer (fumigation: late summer; transplant: late-summer/autumn; last harvest: early spring), performed well up to 132.4 kg ha⁻¹ (100 l ha⁻¹). In sandy loam soils with slight F. radicis lycopersici infections and severe infections of F. lycopersici and galling nematodes (M. javanica), 268.4 kg ha⁻¹ (200 l ha⁻¹) of the mixture applied at 900 mg l⁻¹ as a drip provided yields similar to those of methyl bromide treated plots both in spring and summer cycles. In sandy loam soils, the diseases (F. lycopersici, F. radicis lycopersici) were controlled at rates 268.4 kg ha⁻¹ (containing 90 kg ha⁻¹ of chloropicrin), but the mixture was ineffective against Sclerotium rolfsii occasionally observed in sandy loam soils. In both sandy and sandy loam soils, no significant relationships were found between the rates of mixture applied (132.4, 268.4, 402.6 and 536.8 kg ha⁻¹) and the degree of nematode infestation.     

橡胶树F3’H基因克隆及其功能分析

从橡胶树叶片转录组数据库中调取花青素合成途径中的关键酶类黄酮3’-羟化酶（F3’H）基因序列信息,通过RT-PCR扩增得到2个橡胶树F3’H基因,分别命名为HbF3’H1和HbF3’H2。通过荧光定量PCR分析发现,只有HbF3’H1基因在不同发育时期的橡胶树叶片和嫩茎中的表达水平与花青素的合成积累趋势完全一致。HbF3’H1所编码的蛋白属于P450超家族,具有保守的F3’H结构域,而且HbF3’H1基因的启动子中包含多种环境效应元件,说明HbF3’H1基因的表达受环境因子调控。通过农杆菌转化烟草发现,过表达HbF3’H1基因的烟草花瓣大量累积花青素,其颜色较非转基因烟草显著加深,同时,荧光定量PCR发现HbF3’H1表达水平与转基因烟草花瓣颜色呈正相关,说明HbF3’H1基因表达促进花青素的累积。本研究为阐明橡胶树花青素代谢途径奠定基础。     

芒果无机焦磷酸酶基因的克隆及其表达载体构建

无机焦磷酸酶（inorganic pyrophosphatase,PPase）催化焦磷酸（PPi）水解为2个无机正磷酸（Pi）,是蔗糖合成途径中的调控关键节点之一。本研究根据已经报道的PPase基因的序列设计兼并引物,采用3′ RACE和5′ RACE方法,从贵妃芒果的果实中克隆得到了一个芒果PPase基因,将其命名为MiPPase,其全长cDNA序列为1014 bp,开放阅读框为837 bp,编码278个氨基酸,分子量为30.85 ku,等电点为4.68。通过系统发育分析发现该基因编码的蛋白与红花烟草具有较近的亲缘关系。为深入探究MiPPase基因在蔗糖代谢过程中的作用,本研究成功构建出pGreenII 62-SK-MiPPase基因过量表达载体,为后续研究MiPPase基因在芒果果实蔗糖合成的作用机理提供理论依据。     

甘蔗内生固氮菌Klebsiella variicola DX120E溶磷基因GDH和pqqE的克隆及溶磷特性分析

葡萄糖脱氢酶（GDH）和吡咯喹啉醌（PQQ）对溶磷微生物溶解无机磷具有重要作用。本研究为了探讨甘蔗内生固氮菌变栖克雷伯菌（Klebsiella variicola）DX120E的溶磷机制,从该菌中克隆溶磷基因GDH和pqqE的ORF,并进行了生物信息学分析,同时还研究了该菌对不同磷源的利用能力。结果表明：克隆得到甘蔗内生固氮菌Klebsiella variicola DX120E GDH和pqqE基因的ORF分别为2373 bp和1143 bp,编码氨基酸分别为790个和380个。生物信息学分析结果表明,GDH蛋白为稳定蛋白,pqqE蛋白为不稳定蛋白。GDH蛋白是一个与细胞信号传导有关的膜受体蛋白,具有PQQ_membr_DH、PQQ_mGDH功能域和PQQ_DH_like超家族蛋白结构;pqqE基因编码的蛋白是胞内蛋白,含有1个PQQ_syn_pqqE功能域和Radical SAM超家族蛋白的结构。内生固氮菌Klebsiella variicola DX120E对不同磷源的利用和GDH和pqqE基因在不同磷源培养时的qRT-PCR分析表明,该菌对不同磷源的溶磷能力表现为FePO₄>AlPO₄>Ca₃(PO₄)₂,且溶解FePO₄的能力与溶解Ca₃(PO₄)₂、AlPO₄等难溶磷源的差异均显著（P<0.05）。在几种磷源条件下,GDH和pqqE基因相对表达量均增加,且2个基因的表达量变化趋势一致。GDH和pqqE基因在以FePO₄为磷源条件下的表达量与以Ca₃(PO₄)₂为磷源的表达量差异显著（P<0.05）。本研究可为进一步研究内生固氮菌与甘蔗的互作和溶磷机制提供参考。