玉米圆斑病研究概述

 1926年在美国伊利诺伊州首次发现玉米圆斑病,现已蔓延至30多个国家。该病由玉米生平脐蠕孢菌［Bipolaris zeicola（G.L. Stout）Shoemaker（有性态为Cochliobolus carbonum R.R. Nelson）］侵染引起。玉米圆斑病菌属异宗配合菌,其有性过程受交配型基因控制,有性态可在实验室内诱导产生,并可与玉米小斑病菌和燕麦枯萎病菌发生种间杂交。除侵染叶片外,还可侵染果穗、苞叶和叶鞘等部位。病原菌在种子、病残体和土壤中越冬,为翌年的侵染源,以后借气流、雨水传播。品种抗性、气候和栽培条件对病害发生有较大影响。但国内对病害的抗病育种、病害流行和防治方面研究不足。     

玉米大斑病菌有性世代的研究进展

自1957年Luttrell人工诱导玉米大斑病菌有性世代获得成功后,该领域的研究十分引人注目.从玉米大斑菌有性阶段的归属、培养方法、遗传研究等方面论述了玉米大斑菌的研究现状,为以后的有性杂交研究提供参考及对产毒遗传提供研究依据.     

玉米大斑病的发病原因及综合防治

玉米大斑病是由大斑刚毛座腔菌引起的一种叶枯性病害,是近年来制约提高玉米单产的主要因素之一。介绍了玉米大斑病的病原,发病原因,发生症状和防治措施。     

1996年葫芦岛地区玉米叶部病害大流行特点及原因

1996年玉米叶部病害在葫芦岛市大发生,此病发展速度之快和危害损失之严重,在该市历史上尚属首次。据不完全统计,全市播种的9．28万hm2玉米中,病害发生面积6．67万hm2,占种植面积的71．840;减产9成以上近于绝收的面积0．57万hm2,占发生面积的8．5％,全市共损失粮食1．75亿kg。1玉米叶部病害发生特点玉米叶部病害主要以弯孢菌叶斑病[Currularialuata(Wokker）Boed]为主,混以发生玉米大斑病、小斑病、灰斑病等病害。弯抱菌叶斑病是继玉米大斑病、小斑病、圆斑病之后的又一种新的玉米叶部流行性病害,此病害近年在北京郊区和河北省的…     

宁夏二斑叶螨发生规律及防治技术研究

以宁夏引黄灌区为研究基地,针对二斑叶螨的发生发展规律和在玉米上的危害及防治进行了试验研究,摸清了二斑叶螨的发生发展规律以及与环境因子的关系,采用田间系统观察和室内饲养方法,调查并发现宁夏引黄灌区二斑叶螨的寄主植物88种,其中野生寄主植物59种,栽培寄主植物29种。用生命表方法研究了20种主要寄主植物对二斑叶螨实验种群净生殖率(Ro)的营养效应,不同寄主植物随季节的变化其营养效应明显不同。对二斑叶螨在这些寄主植物间的季节转移规律研究表明,宁夏农田中以野荠菜、小旋花、小蓟、苦苣菜、车前草、蚕豆、大豆、玉米等一起构成了有利于二斑叶螨季节转移的寄主体系。分析认为,宁夏麦套玉米间作大豆的耕种模式是二斑叶螨大发生的主要原因之一。③提出了根据气温条件进行二斑叶螨发生期与防治时期的预测预报技术与方法。     

玉米大斑病菌有性杂交后代的交配型与寄生适合度分化

【目的】了解玉米大斑病菌有性杂交后代交配型和致病性分化情况,明确有性杂交与菌株变异间的关系。【方法】以01-12和01-15为出发菌株,人工诱导玉米大斑病菌的有性后代,获得F1代菌株,再以F1代菌株40和42为亲本,获得有性杂交F2代菌株;对有性后代进行交配型和寄生适合度测定;采用毛细管电泳技术分析不同致病类型菌株的毒素含量。【结果】在室内条件下连续诱导产生玉米大斑病菌的2个有性世代,获得了79个F1代菌株和32个F2代菌株;后代菌株的交配型发生了明显分化,出现了A、a、Aa和中性菌株,其中F1代A、a分离比例明显偏离1﹕1;寄生适合度测定结果表明,F1代和F2代菌株较亲本均发生了寄生适合度分化,其中F1代中较亲本寄生适合度增强的菌株占30.00%,减弱的菌株占50.00%;F2代中较亲本寄生适合度增强的菌株占21.87%,减弱的菌株占31.25%;毛细管电泳结果表明,强致病力菌株的毒性组分含量明显高于弱致病力菌株。【结论】有性杂交是导致菌株交配型及致病性发生分化变异的主要因素之一,菌株的致病力强弱与其毒素含量呈一致关系。     

玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR 检测方法的建立与应用

【目的】由大斑突脐蠕孢（Exserohilum turcicum）和玉蜀黍平脐蠕孢（Bipolaris maydis）引起的玉米大斑病和小斑病是玉米生产上重要的叶部真菌病害,本研究旨在建立玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法,为玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型田间分布和有性生殖研究提供技术方法。【方法】根据GenBank中已登录的玉米大斑病菌（登录号MAT1-1：GU997138和MAT1-2：GU997137）和小斑病菌（登录号MAT1-1：X68399和MAT1-2：X68398）交配型基因序列,利用Primer Premier 5.0软件设计2种病原菌交配型多重PCR检测特异性引物,采用单因素法对引物的退火温度以及扩增程序中延伸时间和循环数等重要参数进行优化,建立玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法,并对2种病原菌的交配型多重PCR检测灵敏度和特异性进行检验。同时,对田间采集的129株玉米大斑病菌和194株玉米小斑病菌单孢菌株的交配型进行多重PCR检测,以明确建立的交配型多重PCR检测方法的适用性。【结果】建立的多重PCR方法和设计的交配型特异引物StMAT01-2F/R、StMAT02-3F/R、ChMAT01-3F/R和ChMAT02-2F/R可分别扩增出MAT1-1、MAT1-2型菌株大小为816、132 bp（大病斑菌）与490、136 bp（小病斑菌）的特异性目的条带。25 μL多重PCR扩增体系：2×Multiplex PCR Mix 12.5 μL,引物各10 pmol,DNA模板100 ng,退火温度为57.2℃（大病斑菌）和55.0℃（小斑病菌）,35个循环。该多重PCR对玉米大斑病菌MAT1-1、MAT1-2型单孢菌株的检测灵敏度分别为0.1、0.01 ng基因组DNA,而对玉米小斑病菌MAT1-1、MAT1-2交配型的检测灵敏度均为0.1 ng基因组DNA。该交配型多重PCR检测方法对玉米大斑病菌和小斑病菌特异性很强,能够很好地区分玉米大斑病菌和小斑病菌相应的近缘种和14株其他真菌菌株。不同地理来源的玉米大斑病菌和小斑病菌交配型检测结果表明,该多重PCR能够准确地检出129株玉米大斑病菌和194株玉米小斑病菌的交配型,且检测结果与随机抽取的菌株杂交验证结果完全吻合。【结论】构建的玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法灵敏度高、特异性好、操作简便,能够准确、快速地检测出玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型,为玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型田间分布和监测及有性生殖研究提供了可靠的技术方法。     

玉米四种斑病害及其防治办法

玉米在生长过程中,可能会发生各种各样的病害,其中玉米的斑病经常会阻碍玉米的健康生长,下面介绍4种玉米主要斑病害及其防治方法,以便于农民朋友更好地对玉米斑病害进行防治。一、玉米弯孢菌叶斑病玉米弯孢菌叶斑病是20世纪80年代中后期在华北地区发生的一种危害较大的新病害,抽雄后病害迅速扩展蔓延,植株布满病斑,叶片提早干枯,一般减产20%~30%,严重地块减产50%以     

玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法的建立与应用

【目的】由大斑突脐蠕孢(Exserohilum turcicum)和玉蜀黍平脐蠕孢(Bipolaris maydis)引起的玉米大斑病和小斑病是玉米生产上重要的叶部真菌病害,本研究旨在建立玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法,为玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型田间分布和有性生殖研究提供技术方法。【方法】根据GenBank中已登录的玉米大斑病菌(登录号MAT1-1:GU997138和MAT1-2:GU997137)和小斑病菌(登录号MAT1-1:X68399和MAT1-2:X68398)交配型基因序列,利用Primer Premier 5.0软件设计2种病原菌交配型多重PCR检测特异性引物,采用单因素法对引物的退火温度以及扩增程序中延伸时间和循环数等重要参数进行优化,建立玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法,并对2种病原菌的交配型多重PCR检测灵敏度和特异性进行检验。同时,对田间采集的129株玉米大斑病菌和194株玉米小斑病菌单孢菌株的交配型进行多重PCR检测,以明确建立的交配型多重PCR检测方法的适用性。【结果】建立的多重PCR方法和设计的交配型特异引物StMAT01-2F/R、StMAT02-3F/R、ChMAT01-3F/R和ChMAT02-2F/R可分别扩增出MAT1-1、MAT1-2型菌株大小为816、132 bp(大病斑菌)与490、136 bp(小病斑菌)的特异性目的条带。25μL多重PCR扩增体系:2×Multiplex PCR Mix 12.5μL,引物各10 pmol,DNA模板100 ng,退火温度为57.2℃(大病斑菌)和55.0℃(小斑病菌),35个循环。该多重PCR对玉米大斑病菌MAT1-1、MAT1-2型单孢菌株的检测灵敏度分别为0.1、0.01 ng基因组DNA,而对玉米小斑病菌MAT1-1、MAT1-2交配型的检测灵敏度均为0.1 ng基因组DNA。该交配型多重PCR检测方法对玉米大斑病菌和小斑病菌特异性很强,能够很好地区分玉米大斑病菌和小斑病菌相应的近缘种和14株其他真菌菌株。不同地理来源的玉米大斑病菌和小斑病菌交配型检测结果表明,该多重PCR能够准确地检出129株玉米大斑病菌和194株玉米小斑病菌的交配型,且检测结果与随机抽取的菌株杂交验证结果完全吻合。【结论】构建的玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法灵敏度高、特异性好、操作简便,能够准确、快速地检测出玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型,为玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型田间分布和监测及有性生殖研究提供了可靠的技术方法。     

玉米大斑病菌全基因组候选效应分子的预测和分析

大斑病是一种世界性玉米叶部病害,可造成玉米产量严重降低,其致病菌大斑刚毛座腔菌(Setosphaeria turcica)可在叶片形成坏死斑,影响玉米品质并造成严重经济损失。效应分子在植物病原真菌对植物侵染过程中发挥着重要作用。根据玉米大斑病菌Et28A菌株全基因组信息,利用Signal P、TMHMM、Protcomp、big-PI Predictor和TargetP生物信息学软件和预测程序对玉米大斑病菌中11698条蛋白序列进行候选效应分子预测,再通过对上述蛋白半胱氨酸含量、信号肽长度及冗余性分析,获得60个符合条件的候选效应分子,其中大部分为功能未知的假定蛋白。利用生物信息学方法预测出玉米大斑病菌的候选效应分子,为进一步研究效应分子在病原菌与玉米互作中的作用奠定了基础,并为其他病原菌效应分子的预测及分析提供了参考。     

植物病原真菌产漆酶菌株的筛选

 【目的】从常见植物病原真菌中筛选具有漆酶活性的病原菌,对相对酶活力较高的菌株进行漆酶致病力测定,为深入研究漆酶在植物病原真菌致病过程中所发挥的作用及病菌的扩展机理奠定基础。【方法】以2,2’-连氮-双[3-乙基苯并噻唑-6-磺酸](ABTS)为底物,通过平板显色反应筛选得到产漆酶的病原菌,同时利用苯胺蓝(Azure-B)脱色法确定目标菌株降解木质素作用,采用分光光度计法在420 nm下测定漆酶活性,最后利用组织病理学分析漆酶对病原菌致病力的影响。【结果】从20种重要植物病原真菌中筛选得到10种产漆酶的病原菌,且均具有降解木质素的作用,对其中6种颜色变化不同的病原菌进行漆酶活力测定,发现玉米大斑病菌的胞内漆酶活力最高,为18.984 U?mL-1,小孢拟盘多毛孢的胞外漆酶活力最高,为0.919 U?mL-1。致病力测定表明,在玉米大斑病菌的致病过程中,漆酶可以氧化玉米叶片并能够促进病原菌在寄主组织中的扩散。【结论】在产漆酶的植物病原真菌中,漆酶大多以胞内酶形式存在,并具有降解木质素的作用,漆酶可以促进玉米大斑病菌在寄主组织中扩展。     

DHN黑色素与玉米大斑病菌附着胞膨压形成的关系

 【目的】探讨玉米大斑病菌胞内DHN黑色素在附着胞膨压产生过程中的作用,明确玉米大斑病菌的侵入机理。【方法】通过诱导玉米大斑病菌附着胞产生,确定附着胞形成的最佳条件,利用溶质排斥技术及incipient-cytorrhysis技术对玉米大斑病菌野生型菌株01-23和黑色素缺失突变体△St3hnr附着胞细胞壁孔径大小和膨压进行测定。【结果】野生型菌株01-23细胞壁孔径范围是2.1—2.7 nm,膨压在5.4 MPa左右;黑色素缺失突变体△St3hnr细胞壁孔径范围是2.7—3.3 nm,膨压在4.1 MPa左右;缺乏黑色素的附着胞不能形成高膨压,丧失了穿透能力。【结论】黑色素层对溶质分子外渗的阻挡作用导致了附着胞高膨压的产生,膨压产生的机械穿透力在玉米大斑病菌穿透基质平面的过程中发挥了重要作用。     

Effects of MEK-Specific Inhibitor U0126 on the Conidial Germination, Appressorium Production, and Pathogenicity of Setosphaeria turcica

Systemic studies on the effects of mitogen-activated protein kinase （MAPK） signal transduction pathway on the growth and development of Setosphaeria turcica is helpful not only in understanding the molecular mechanism of pathogenhost interaction but also in the effective control of the diseases caused by S. turcica. U0126, the specific MEK inhibitor, is used to treat S. turcica before the observation of the conidial germination, appressorium production, and pathogenicity of the pathogen. There is no significant effect of U0126 on the colony morphology and mycelium growth of the pathogen. After treatment with U0126, the growth of mycelium and conidia are normal, but the conidial germination, appressorium production, and pathogenicity of S. turcica on susceptible corn leaves are significantly inhibited. Under the definite concentration scope, an increase in U0126 concentration increases the inhibition degree of conidial germination and appressorium production, but the inhibition degree decreases with elongation of treatment time. The conidial germination, appressorium production, and pathogenicity of S. turcica on susceptible corn leaves are regulated by the MAPK pathway inhibited by U0126.     

高渗胁迫对玉米大斑病菌生长发育及STK1表达的影响

【目的】观测高渗胁迫对玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）生长发育的影响,探讨甘油是否为病菌细胞中的渗透调节物质,分析STK1在高渗胁迫下的表达规律。【方法】采用2种高渗胁迫条件处理玉米大斑病菌,分析高渗胁迫对病菌生长发育的影响;检测高渗胁迫下菌丝细胞中甘油含量的变化,明确甘油是否为病菌中的渗透调节物质;利用半定量RT-PCR方法,分析高渗胁迫条件下STK1表达规律。【结果】玉米大斑病菌菌丝细胞的等渗液浓度为0.78 mol•L-1;在高渗胁迫条件下,菌落颜色均发生显著变化。1 mol•L-1 NaCl处理后菌落呈红褐色,菌落的生长速率也受到到明显的抑制;在1 mol•L-1NaCl胁迫下菌丝细胞中原生质体浓缩,出现明显的浓缩颗粒;随胁迫时间的延长和渗透胁迫物质浓度的增加,细胞中甘油含量显著增加;STK1在高渗胁迫48 h内表达量稳定增加。【结论】高渗胁迫抑制玉米大斑病菌菌落生长,改变菌落颜色,使菌丝细胞中原生质体高度浓缩,部分菌丝膨大呈球状;甘油是病菌细胞中的一种渗透调节物质;STK1参与调控病菌的渗透胁迫反应。     

2A型蛋白磷酸酶对玉米大斑病菌菌体发育的调控作用

【目的】明确2A型蛋白磷酸酶（PP2A）在玉米大斑病菌致病过程中的作用,为研发新型杀真菌制剂和探讨植物病害防治新策略奠定理论基础。【方法】利用不同浓度的PP2A特异性抑制剂——斑蝥素（cantharidin）处理玉米大斑病菌,研究在该抑制剂作用下玉米大斑病菌的菌落生长、分生孢子产量、孢子萌发、附着胞发育、黑色素合成及HT-毒素活性。【结果】随着斑蝥素浓度的增加,其对菌丝体生长的抑制作用也逐渐增强,当达到160 μmol•L-1时,培养8 d的菌落平均直径仅为对照的41.7%;同时,处理组产孢量均高于对照组,160 μmol•L-1斑蝥素处理组产孢量达到了对照组的15.5倍。分析斑蝥素对病菌分生孢子的萌发、附着胞形成及侵染的影响表明,上述3个阶段对斑蝥素的敏感性由强到弱依次为附着胞形成>分生孢子萌发>附着胞侵染;此外,对照组的胞内黑色素含量为0.13 g•L-1,处理组的胞内黑色素含量均高于对照组,且随着斑蝥素浓度的增加不断升高。【结论】PP2A特异性抑制剂斑蝥素对玉米大斑病菌菌落生长、附着胞发育具有抑制作用,而对分生孢子产生及胞内黑色素的合成具有一定的促进作用。     

玉米感染不同致病性玉米大斑病菌后SOD活性的动态变化

[目的]探讨SOD活性与玉米对玉米大斑病的抗性的关系。[方法]采用菌盘接种法将不同致病性的玉米大斑病菌YC和01-23T接种玉米叶片,并测定被侵染后玉米的SOD活性的动态变化。[结果]接种玉米大斑病菌强毒菌株YC和弱毒菌株01-23T后,在1～5 d内玉米叶片SOD活性表现出明显的阶段性:1～3 d逐渐降低,3～4 d逐渐回升,4～5 d又下降;但在1～4 d内,接种处理的玉米叶片SOD活性均高于未接种处理,第5天才显著降低。病菌致病性不同,引起的玉米叶片SOD活性变化不同,其中弱毒菌株01-23T侵染第1天SOD活性极显著高于强毒菌株YC侵染,但2～3 d时与强毒菌株YC无显著差异。[结论]SOD活性对于玉米的抗病菌初始侵染能力具有非常重要的作用,但在发病后抗病菌扩展方面的作用不显著。     

MAP kinase gene STK1 is required for hyphal,conidial,and appressorial development,toxin biosynthesis,pathogenicity,and hypertonic stress response in the plant pathogenic fungus Setosphaeria turcica

The mitogen-activated protein kinase(MAPK), a key signal transduction component in the MAPK cascade pathway, regulates a variety of physiological activities in eukaryotes. However, little is known of the role MAPK plays in phytopathogenic fungi. In this research, we cloned the MAPK gene STK1 from the northern corn leaf blight pathogen Setosphaeria turcica and found that the gene shared high homology with the high osmolality glycerol(HOG) MAPK gene HOG1 of Saccharomyces cerevisiae. In addition, gene knockout technology was employed to investigate the function of STK1. Gene knockout mutants(KOs) were found to have altered hyphae morphology and no conidiogenesis, though they did show similar radial growth rate compared to the wild-type strain(WT). Furthermore, microscope observations indicated that STK1 KOs did not form normal appressoria at 48 h post-inoculation on a hydrophobic surface. STK1 KOs had reduced virulence, a significantly altered Helminthosporium turcicum(HT)-toxin composition, and diminished pathogenicity on the leaves of susceptible inbred corn OH43. Mycelium morphology appeared to be significantly swollen and the radial growth rates of STK1 KOs declined in comparison with WT under high osmotic stress. These results suggested that STK1 affects the hyphae development, conidiogenesis, and pathogenicity of S. turcica by regulating appressorium development and HT-toxin biosynthesis. Moreover, the gene appears to be involved in the hypertonic stress response in S. turcica.     

Proteomics Identification of Differentially Expressed Leaf Proteins in Response to Setosphaeria turcica Infection in Resistant Maize

Northern corn leaf blight （NCLB）, caused by the heterothallic ascomycete fungus Setosphaeria turcica, is a destructive foliar disease of maize and represents a serious threat to maize production worldwide. A comparative proteomic study was conducted to explore the molecular mechanisms underlying the defense responses of the maize resistant line A619 Ht2 to S. turcica race 13. Leaf proteins were extracted from mock and S. turcica-infected leaves after inoculated for 72 h and analyzed for differentially expressed proteins using two-dimensional electrophoresis and mass spectrometry identification. 137 proteins showed reproducible differences in abundance by more than 2-fold at least, including 50 up-regulated proteins and 87 down-regulated proteins. 48 protein spots were successfully identified by MS analysis, which included 10 unique, 6 up-regulated, 20 down-regulated and 12 disappeared protein spots. These identified proteins were classified into 9 functional groups and involved in multiple functions, particularly in energy metabolism （46%）, protein destination and storage （12%）, and disease defense （18%）. Some defense-related proteins were upregulated such as 13-glucosidase, SOD, polyamines oxidase, HSC 70 and PPIases; while the expressions of photosynthesis- and metabolism-related proteins were down-regulated, by inoculation with S. turcica. The results indicated that a complex regulatory network was functioned in interaction between the resistant line A619 Ht2 and S. turcica. The resistance processes of A619 Ht2 mainly resided on directly releasing defense proteins, modulation of primary metabolism, affecting photosyntesis and carbohydrate metabolism.     

玉米大斑病菌蛋白激酶C基因的克隆及表达规律分析

 【目的】克隆蛋白激酶C基因(PKC)及其启动子,验证该基因拷贝数,同时对PKC的表达规律进行研究,了解该基因在信号转导途径中的激活条件,为进一步研究该基因的功能奠定基础。【方法】首先通过简并引物PCR法获得PKC的同源片段,再利用Genome walking技术克隆片段的3′端和5′端侧翼序列,采用RT-PCR法扩增基因全长,并对基因结构和上游调控元件进行生物信息学分析。利用Southern blotting验证基因拷贝数。最后,利用半定量RT-PCR技术研究玉米大斑病菌在不同碳源、氮源培养以及非生物胁迫条件下,PKC的表达量的变化规律。【结果】获得PKC全长序列及其上游部分启动子区,生物信息学分析表明,PKC全长DNA序列为3 837 bp、cDNA序列为3 516 bp。由7个外显子和6个内含子组成,编码产物包含1 171个氨基酸残基。在1 380 bp的上游侧翼序列中包含CAAT-box及TATA-box,并且存在热激转录因子(HSF)结合元件和SP1、AP1等结合元件。PKC在玉米大斑病菌基因组中以单拷贝形式存在。半定量RT-PCR结果表明：在以蔗糖为碳源时PKC表达量高于其它碳源,铵态氮为氮源时PKC的表达明显受到抑制。重金属离子Mn2+、Cu2+、Zn2+显著抑制PKC表达。在高渗胁迫环境中下,山梨醇抑制PKC表达,且抑制程度与浓度成正相关;而高浓度NaCl造成高渗胁迫时,PKC由低浓度NaCl时的低丰度表达状态中被激活,表达量迅速增加。【结论】玉米大斑病菌PKC及其启动子的成功克隆与该基因的表达规律丰富了植物病原真菌的生物信息学资源,为深入了解植物病原真菌信号转导途径奠定了基础。