代谢组学-植物病理学研究有力的生物分析工具

 代谢组学与基因组学、转录组学、蛋白组学共同构成系统生物学。代谢组学作为连接基因、蛋白与表型的重要桥梁,正逐步被应用于植物病理学研究的各领域。本文系统综述了代谢组学在植物侵染性病害的病原学、病害诊断、病原与寄主互作、植物抗病性、植物非侵染性病害和杀菌剂作用机制等领域应用的最新进展。将为采用代谢组学手段深入揭示生物或非生物因素作用下植物病害的发生规律、植物自身的防御机制以及外源药物的防病机理提供有益借鉴。代谢组学将通过解析生物标志物或代谢途径为生物表型相关蛋白功能的研究提供重要参考。     

基于代谢组学的赤霉酸生物合成研究进展

赤霉酸(gibberellic acid)是应用非常广泛的植物生长激素,目前农业生产上应用的赤霉酸主要来自藤仓赤霉菌Gibberella fujikuroi液态发酵,但产量还远远不能满足市场需求。代谢组学(metabonomics)是系统生物学研究的重要分支,近年来在微生物领域得到广泛应用,并取得了重要进展。文中综述了赤霉酸的种类、生产、应用、研究历程;代谢组学的概念、优点、研究方法、赤霉酸测定;基因改造、非生物胁迫、前体物质对赤霉酸生物合成的影响等领域的国内外研究进展,并对赤霉酸高效合成相关的多组学联合应用前景进行了展望,以期为工业生产中赤霉酸产量的进一步提升提供思路。     

不同品质青稞种子的广泛靶向代谢组学研究

通过测定蛋白质、淀粉、β-葡聚糖和γ-氨基丁酸等品质指标含量，从81个西藏青稞种质资源中挑选出3种不同品质级别的青稞：品质较好的为比如青稞，品质中等的为曲水青稞，品质较差的为巴日白青稞，利用LC-MS/MS对不同品质的青稞种子中代谢物的变化进行研究。结果表明：比如青稞和巴日白青稞（56个代谢物上调，206个下调）、比如青稞和曲水青稞（179个上调，82个下调）、曲水青稞和巴日白青稞（58个上调，240个下调）差异表达显著的代谢物总数分别为262、261、298。差异倍数分析发现，和巴日白青稞相比，比如青稞上调的代谢物主要是酚酸类物质；和曲水青稞相比，比如青稞上调的代谢物主要是花青素类物质；和巴日白青稞相比，曲水青稞上调的代谢物主要是黄酮碳糖苷类物质。代谢通路富集分析结果表明，和品质较差的青稞相比，品质较好青稞的差异代谢物共富集在65条代谢通路上，主要是氨基酸的生物合成、氨酰生物合成、类黄酮生物合成等通路富集显著。和品质中等的青稞相比，品质较好青稞上调的差异代谢物共富集在65条代谢通路上，主要是氨基酸的生物合成、氨酰生物合成和2-氧代环戊烷羧酸甲酯代谢等通路显著富集；和品质较差的青稞相比，品质中等青稞的差异代谢物共富集在61条代谢通路上，主要是黄酮和黄酮醇的生物合成、嘌呤代谢、嘧啶代谢、氨酰生物合成。     

代谢组学在毒理学研究中的应用

农药在全球范围内广泛使用,然而其毒性效应对人类以及环境中的非靶标生物构成了严重威胁。传统的评价方法观察指标有限,评价效率低,且灵敏度不足,不能完全满足当前的评价需求。代谢组学作为一种新型研究手段,从整体水平上研究生命体代谢活动和状态,具有评价全面,评价效率高,灵敏度高等优点,现已广泛应用于农药环境毒理学研究中。本文拟从代谢组学研究进展以及其在农药环境毒理领域的应用进行回顾性综述。     

蛋白质组学和代谢组学在杂草领域的研究进展

随着多组学技术的发展,蛋白质组学和代谢组学在杂草领域中的应用已是国内外研究热点。简述蛋白质组学和代谢组学的基本概念;概述蛋白质组学和代谢组学技术研究现状;介绍多组学联合分析的研究策略;论述蛋白质组学和代谢组学在杂草学领域的研究价值及研究现状;并探讨了目前研究中存在的问题及今后研究的主要方向。旨在为今后蛋白质组学和代谢组学在杂草领域的研究提供参考。     

低温胁迫下冬油菜陇油7号根部代谢组学分析

为了解白菜型冬油菜陇油7号超强抗寒生理机制,采用液相色谱质谱(LC-MS)分析了低温胁迫条件下陇油7号根部代谢组学变化。KEGG富集分析发现,变化显著的代谢通路为:果糖和甘露糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、花生四烯酸代谢、苯丙氨酸代谢、甘油磷脂代谢、半乳糖代谢、α-亚麻酸代谢、氨基酸生物合成、精氨酸和脯氨酸代谢以及半胱氨酸和蛋氨酸代谢。糖类、氨基酸、甘油磷酰胆碱、黄酮、6种磷脂(PG、PC、PE、PI、PS和PA)等均得到鉴定,其中糖(除鼠李糖外)、赖氨酸-缬氨酸、脯氨酸-色氨酸和黄酮在低温处理后差异倍数均大于1.2,磷脂中PC在低温胁迫时增加,PC(13∶0/0∶0)亚类差异倍数最高,为5.295,PE和PS在低温胁迫后下降,差异倍数0.528～0.740,PI、PA和PG类的变化因亚类而异。     

出芽短梗霉菌PA-2侵染对藜叶片代谢的影响

为探明出芽短梗霉菌Aureobasidium pullulans PA-2侵染对藜Chenopodium album叶片代谢影响,采用基于液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)的代谢组学方法,对出芽短梗霉菌PA-2侵染藜叶片差异代谢产物进行分析.结果 表明,通过正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA),PA-2孢子处理...     

基于非靶标代谢组学分析拜赖青霉菌株47M-1的抑菌活性成分

拜赖青霉Penicillium bilaiae菌株47M-1对多种芝麻病原真菌具有显著的抑制作用,为了分析该菌株产生的抑菌活性物质,本研究使用液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）技术,检测菌株47M-1培养48、96和144h时的代谢物,并分析上调差异代谢物在HMDB数据库的分类情况和KEGG代谢通路富集情况,进一步锁定潜在的活性代谢物,进行聚类分析,并验证部分上调代谢物的抑菌活性。经代谢组学数据分析,筛选出105种上调差异代谢物,上调差异代谢物在苯丙素和聚酮类化合物超类中富集最多。KEGG代谢通路富集分析结果表明,上调差异代谢物主要富集在代谢途径、辅因子生物合成、嘌呤代谢、氨基酸生物合成和ABC转运体等通路。通过含药平板法对部分上调差异代谢物的抑菌活性进行验证,其中柚皮素、原儿茶酸、D-(-)-奎宁酸、橙皮素、3-(3-羟基苯基)丙酸、3, 4-二羟苯基丙酸、4’, 5, 7-三羟黄烷酮、迷迭香酸、佛手苷内酯和圣草酚,对芝麻病原真菌具有良好的抑菌活性。本研究明确了菌株47M-1产生的潜在抑菌活性代谢物的主要类群和关键代谢通路,并验证了部分上调差异代谢物的抑菌活性,为菌株47M-1的进...     

绿色荧光蛋白及其在丝状真菌研究中的应用

绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP) 来源于海洋生物水母(Aequorea victoria),gfp基因作为报告基因已被广泛地应用于丝状真菌生物学研究中。Gfp基因通过与目标基因融合,可进行真菌的蛋白质及细胞器定位、细胞动力学、突变体致病力检测、生态学行为以及与其他生物互作等研究。     

淡紫紫孢菌微菌核发酵滤液生防活性及代谢组学分析

淡紫紫孢菌是一种重要的生防真菌,在特定培养条件下可产生抗逆结构-微菌核。本文通过室内生测和温室盆栽试验,研究了淡紫紫孢菌微菌核发酵滤液对植物病原菌和根结线虫的抑制作用。结果表明,微菌核发酵滤液具有较强的杀线抑菌活性,其中对核盘菌生长抑制率达到70.5%,并显著降低菌核数量,滤液稀释10倍后对根结线虫二龄幼虫的致死率达到50%以上。用量为10 mL/株时对根结线虫病防效达到44.9%,黄瓜株高和茎粗分别增加21.6%和38.4%。同时,基于LC-MS构建了淡紫紫孢菌微菌核培养代谢组。分析表明,微菌核形成过程中芥酸、胡椒酚和泛酸等抑菌物质以及丁酸、咪唑乙酸等杀线化合物相对含量显著增加。本研究为揭示淡紫紫孢菌生防机制奠定了基础,为微菌核制剂的研发提供了理论依据。     

真菌防治喜旱莲子草研究进展

喜旱莲子草是一种危害严重的恶性入侵杂草,生物防治该杂草尤其是引入莲草直胸跳甲后取得很大进展。然而陆生型和高纬度地区的喜旱莲子草的防治仍是难点,利用真菌资源防治该杂草具有潜力。本文概述了对喜旱莲子草有一定生防潜力的真菌,并对其寄主专一性及作用机理进行了总结,提出了目前存在的问题及建议,以期为有效控制该杂草提供指导。     

我国植物真菌病害的研究现状及发展策略

植物真菌病害研究可为病害防控策略的制定与防治技术的研发提供理论依据。本文基于国内外植物真菌病害研究进展、发展趋势以及国内研究现状与存在的差距,探讨了我国植物真菌病害研究的重点领域及促进学科发展的主要策略。     

贮藏期蒜薹表面真菌群落组成分析

蒜薹作为一种传统常年供应的蔬菜深受喜爱,由于贮存时间长,贮存过程中会有多种真菌产生,导致蒜薹失去经济价值。本文通过提取贮藏期蒜薹表面真菌的基因组DNA,经Illumina平台对7个样本的ITS扩增子进行测序,共获得2 418 016条raw reads,51个OTUs。通过OTU物种注释和物种丰度聚类,优势真菌属组成为:青霉菌属Penicillium 81.08%,未知子囊菌15.13%,耐冷酵母Mrakia 1.74%,小球壳属Mycosphaerella 1.02%。青霉菌是贮藏蒜薹后期表面的主要真菌。     

抗草甘膦杂草及其检测方法发展现状

草甘膦在世界范围的多年大量使用已经引起了抗草甘膦杂草的产生。本文针对全球迄今为止发现的21种抗草甘膦杂草的发生、发展状况进行了论述。探讨了抗草甘膦杂草抗药性检测方法,分别从整株生物测定及生物化学等方面介绍了抗草甘膦杂草检测方法的研究现状,为抗草甘膦杂草检测方法的发展及其抗性监测方法的建立提供参考。     

万寿菊当归多样性种植对土壤真菌多样性的影响

利用万寿菊与当归间作控制当归根结线虫病已经成为云南滇中地区防治当归根结线虫的重要途径之一,但其机理尚不清楚。有理论认为万寿菊根系分泌物可影响土壤微生物群落的组成,进而产生控制寄生线虫的效果。本试验以万寿菊和当归多样性种植为研究模式,采用PCR-DGGE技术研究不同种植方式对土壤真菌多样性的影响及不同时期真菌群落多样性的变化规律,目的是为阐明万寿菊杀线机制提供理论支持。试验结果表明,以当归单作为对照,当归/万寿菊轮作和当归/万寿菊间作的土壤真菌群落在整个生长季变化相对较小,DGGE的条带变化率分别为-39.13%、-30.77%,而万寿菊单作土壤真菌条带变化率为-69.23%;主成分分析表明不同种植模式与其土壤真菌群落的组成存在对应关系,当归单作的真菌种类组成与当归、万寿菊多样性种植模式中的真菌种类组成差异较大,且当归/万寿菊间作的中后期与前期差异最大;聚类分析表明,在同一时期内,当归单作与当归/万寿菊轮作、当归/万寿菊间作的土壤真菌种类组成均表现出明显的差异。     

星天牛生物防治研究进展

星天牛Anoplophora chinensis Forster为亚洲本土的林木钻蛀性害虫,近年来已入侵到一些欧洲国家,被列为重要的国际检疫对象。本文综述了国内外有关星天牛的自然天敌种类及其人工利用的研究进展。我国古代曾用黄猄蚁Oecophylla smaragdina Fabricius防治危害柑橘树的星天牛,近年来开展了野外释放天敌昆虫花绒寄甲Dastarcus helophoroides Fairmaire成虫和卵卡防治星天牛的实践,都取得了较好的防治效果。川硬皮肿腿蜂Sclerodermus sichuanensis Xiao对星天牛低龄幼虫具有一定的控制作用,天牛卵长尾啮小蜂Aprostocetus fukutai Miwa&Sonan显示出了良好的生物防治利用前景,在意大利对星天牛的卵寄生率最高达72%。一些欧洲本地拟寄生蜂种类,如柄腹茧蜂Spathius erythrocephalus Wesmael也可寄生入侵当地的星天牛自然种群。此外,利用昆虫病原微生物控制星天牛,也具有较好的防治前景,如用布氏白僵菌Beauveria brongniartii Petch制成的无纺布菌条已经在日本开发成为一种商品,真菌侵染可引起天牛高致死率。昆虫病原线虫夜蛾斯氏线虫Steinernema feltiae Filipjev和小卷蛾斯氏线虫S.carpocapsae Weiser也具有作为生物杀虫剂用于控制星天牛幼虫的开发前景。本文还讨论了目前星天牛生物防治中存在的不足及其原因,展望了今后研究的重点和方向。     

甘肃省红豆草病原真菌鉴定及病害发生动态调查

为明确甘肃省红豆草的病害种类、发生动态和危害状况,采用病原物分离与培养、形态学及分子生物学鉴定和致病性测定确定红豆草病害种类,于2012—2013年在通渭、渭源、榆中和碌曲4县调查各病害的发病率以确定发生动态,观察病害田间发生特点并结合调查数据评价其重要性。结果表明,4县共发生真菌性病害12种,分别为大茎点霉叶斑病(病原为大茎点霉属真菌Macrophoma sp.)、壳针孢叶斑病(病原为歪头菜壳针孢Septoria orobina)、炭疽病(病原为白蜡树刺盘孢Colletotrichum spaethianum)、黑秆病(病原为红豆草壳二孢Ascochyta onobrychis、菠菜刺盘孢C.spinaciae和链格孢Alternaria alternata混合侵染)、壳二孢叶斑病、茎点霉叶斑病、尾孢叶斑病、柱格孢白斑病、匍柄霉叶斑病、链格孢黑斑病、锈病和白粉病,其中大茎点霉属真菌、白蜡树刺盘孢和菠菜刺盘孢在红豆草上首次发现;尾孢叶斑病和壳针孢叶斑病为甘肃新记录病害;大茎点霉叶斑病为世界新病害,仅于碌曲县发现。白粉病、锈病、链格孢黑斑病发生于红豆草生长后期,其它病害则始于6月;6—9月危害加重的为黑秆病和柱格孢白斑病,发病率最高达89.7%和96.0%;危害渐轻的为茎点霉叶斑病、壳二孢叶斑病和壳针孢叶斑病,发病率最高达88.7%、57.4%和45.1%。黑秆病和茎点霉叶斑病在甘肃省目前危害最重。     

液相微萃取技术在农药残留分析中的应用研究进展

液相微萃取技术(LPME)是一种新型的样品前处理方法,具有快速、简单、廉价、选择性强、准确度高、溶剂消耗量少、环境污染小等优点,方便与各种分析仪器联用。其具有多种模式:单滴液相微萃取(SDME)、中空纤维液相微萃取(HF-LPME)、分散液相微萃取(DLLME)、悬浮固化液微萃取(SFODME)、连续流动微萃取(CFME)、直接悬挂液滴微萃取(DSDME)等,具有很好的研究潜力和应用前景。对液相微萃取技术在农药残留分析中的应用研究进展进行了综述。