基于短串联重复和PAGE的柑橘黄龙病菌‘Candidatus Liberibacter asiaticus’种间遗传多样性分析

 韧皮部杆菌亚洲种(‘Candidatus Libriacter asiaticus’,‘Ca. L. asiaticus’)是目前流行范围最广、危害最严重的柑橘黄龙病致病菌。本研究利用‘Ca. L. asiaticus’基因组中全套串联重复基因(short tandem repeat, STR)开发了一套系统的方法用于‘Ca. L. asiaticus’遗传多样性和黄龙病分子流行学研究。PCR和PAGE分析筛选到的36个STR位点中,有33个获得了有效扩增。其中20对引物对不同来源的32个样品的扩增产物多态性较好,最多的可扩增出9种条带类型。采自我国6省的32个‘Ca. L. asiaticus’阳性样品之间的Shannon’s信息指数为0.14~1.90,平均为0.68;Nei’s基因多样性指数为0.06~0.81,平均为0.38,各省的菌株表现出较高的遗传多样性,特别是来自福建、广西和云南三省的。聚类分析发现可能为中国黄龙病发源地的广东省的黄龙病菌株具有一定的遗传特异性;其余邻省之间存在由木虱传播引起的菌株交流的可能性可以解释该病害在省际间传播。研究表明,开发的STR标记结合PAGE的方法可作为今后菌株遗传多样性和病害分子流行学分析的高效方法。     

黄龙病菌在柑橘枝条上的分布和多样性分析

 柑橘黄龙病是由“Candidatus Liberibacter asiaticus”(CLas)引起的毁灭性病害,在染病植株的叶片和果实上表现出不同症状。但目前还未见在同一植株或枝条上表现不同症状的叶片或果实中的CLas是否存在多样性的报道。本研究分析来自美国佛罗里达与中国广东两地染病柑橘样品,发现佛罗里达的CLas遗传多样性较低。以3对位于CLas短串联重复位点两端的序列为引物,对广东柑橘黄龙病病株的样品进行PCR扩增和PAGE检测,结果发现:同一植株上的CLas多样性高于同一枝条;同一病枝上显不同症状的叶片和果实中的CLas浓度分布不均匀,但成熟病果中CLas的浓度最高。以同一病枝条为一个组,PCR扩增和PAGE检测53个枝条的样品,发现不同组间CLas多样性不一:3对引物扩增条件下分别有4组(7.55%)、7组(13.21%)和11组(20.75%)样品存在组间多样性,推测同一枝条中含有不同的CLas菌株。以上结果说明了CLas在柑橘枝条上的分布规律,为监测我国CLas的多样性提供了科学依据。     

广东不同地区柑橘黄龙病菌的遗传多样性分析

不同基因型的黄龙病菌可能具有不同的致病模式,为了探明广东省不同基因型黄龙病菌的分布特点,为该病害的流行学研究提供重要依据,本研究利用PCR-RFLP的方法研究了广东省柑橘产区7个市县黄龙病菌外膜蛋白(outer membrane protein, OMP)基因的遗传多样性,并对各地黄龙病菌的omp基因进行克隆测序,构建了系统发育树。采用4种限制性内切酶消化各地区的柑橘黄龙病菌omp基因分别产生了不同的RFLP指纹图谱,每种限制性内切酶均产生了2种类型的酶切谱带;系统进化分析结果显示：广东地区的柑橘黄龙病菌属于韧皮部杆菌亚洲种,且亲缘关系非常近。广东地区黄龙病菌在omp基因水平上未见显著差异,未发现其他优势种类。     

中国不同地区致病疫霉遗传多样性的RAPD分析

 本文应用RAPD技术检测了我国主要马铃薯产区致病疫霉的遗传分化情况及不同地区菌株间的亲缘关系。用筛选出的10个随机引物对1997-2001年间采自我国9省市的82株及3株来自日本的致病疫霉DNA进行了PCR扩增,获得了79条谱带,其中多态性标记75条,占95%。根据扩增结果,运用UPGMA分析,获得了表现菌株间亲缘关系的树状图。菌株间的最大遗传距离为0.5,以距离0.3为阈值,可将供试菌株划分为10个组(RG1-10)。结果发现:A1交配型菌株群体内的差异大于A1和A2菌株群体之间的;RAPD分组与菌株的地理来源、交配型及对甲霜灵的敏感性无明显相关性。研究结果显示,来自中国北方甘肃、内蒙、吉林、黑龙江地区的菌株与一些来自云南、四川等西南地区的菌株亲缘关系相近。病原菌随种薯的迁移可能是导致这种现象的原因之一。     

基于SSR序列的江西省不同生态地区稻瘟病菌遗传多样性分析

为明确江西省稻瘟病菌Magnaporthe oryzae群体遗传结构及其多样性水平,选用13对SSR引物对分离自5个不同生态地理县(市)水稻穗颈瘟标样的稻瘟病菌单孢菌株的全基因组进行PCR扩增,利用最长距离法和POPGENE 32生物学软件对其进行聚类分析和群体遗传多样性分析。结果显示,共分离获得189株稻瘟病菌菌株,13对SSR引物对其均能扩增出1条大小相同且清晰的条带,多态性位点百分率高达100.00%。供试189株稻瘟病菌菌株在相似系数为0.74时可划分为15个遗传宗谱,其中宗谱JXL01包含71株菌株,占总菌株数的37.57%,为优势宗谱;宗谱JXL02、JXL14为亚优势宗谱,分别包含31、26株菌株,占总菌株数的16.40%和13.76%;宗谱JXL03、JXL08、JXL10为次要宗谱,包含10～17株菌株;其它9个宗谱为小宗谱,包含菌株都在5株以下。在群体水平上,来源于不同生态型地区的5个稻瘟病菌群体的Nei’s基因多样性指数为0.375,Shannon信息指数为0.558,具有丰富的遗传多样性,且群体间差异较大;这5个种群基于非加权配对平均法大多聚为一类,种群遗传谱系与地理区域分布呈一定相关性,群体遗传多样性均值为0.373,存在一定的遗传分化,且群体内多样性大于群体间多样性,总遗传变异的64.56%存在于群体内。表明江西省稻瘟病菌群体结构既包含明显的优势宗谱,又存在复杂多变的特异性小宗谱,遗传多样性丰富,且与地理分布有一定的相关性。     

内蒙古亚洲小车蝗种群遗传多样性和遗传分化的ISSR分析

亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus Bei-Bienko是我国北方草原和农牧交错区的主要害虫。为评价内蒙古地区亚洲小车蝗种群的遗传多样性和遗传分化,应用ISSR标记方法对内蒙古15个亚洲小车蝗种群遗传多样性及遗传分化进行了分析。结果表明,7条引物扩增出85条ISSR条带,均为多态性条带。多态性比例（P）、Nei''s遗传多样性指数（H）和香农多样性指数（I）分别为82.59%、0.2319和0.3421,表明亚洲小车蝗种群具有较高的遗传多样性。基因流（Nm）和基因分化系数（Gst）分别为1.2298和0.3352,表明亚洲小车蝗不同地理种群具有明显的遗传分化。遗传距离与地理距离呈极显著正相关关系。表明地理距离和地形差异可能是形成亚洲小车蝗种群遗传分化的主要原因。     

亚洲玉米螟Bt抗性种群的遗传多样性分析

近20年来,在北美、西欧、南美、菲律宾等20多个国家大面积商业化应用Bt玉米防治欧洲玉米螟Ostrinia nubilalis(Hübner)等鳞翅目害虫的实践证明,其不可避免地胁迫靶标害虫产生遗传分化,出现新的抗性种群。研究精准有效的抗性检测方法,将为抗性监测和抗性治理策略的有效性提供科学依据。本研究基于高通量测序获得的亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)转录组数据,应用MISA (MicroSAtellite)软件搜索SSR位点,从61 622条EST(Expressed Sequence Tag)序列中获得了3 467个SSR位点。通过设计、筛选,共获得3 316对特异性引物,从中挑选了150对引物进行PCR扩增,共有51对扩增出目的条带,对亚洲玉米螟敏感种群(ACB-BtS)及5个Bt毒素抗性种群(ACB-AbR、ACB-AcR、ACB-AhR、ACB-FR、ACB-IeR)进行多态性检测,最终得到20条高多态性引物。利用这20对微卫星引物共检测到126个等位基因,平均每个位点6.3个。不同Bt抗性种群间产生了一定程度的遗传分化,种群间的平均遗传分化系数(F_(st))为0.195 9,即说明种群间的遗传变异为19.6%。根据遗传距离建立了UPGMA系统发育树,显示6个种群的相似度,即ACB-AbR与ACB-AcR相似度高。种群变异相似度规律与已报道的亚洲玉米螟对各Bt毒素的交互抗性规律相一致。本研究发现的SSR位点可作为亚洲玉米螟不同Bt毒素抗性种群的分子检测方法。     

中国柑橘大实蝇遗传多样性分析

利用4对微卫星引物对采自中国7省市的18个柑橘大实蝇地理种群进行标记,并进行遗传多样性分析。结果表明,从供试柑橘大实蝇地理种群检测到的等位基因数为19~30个,平均为23.06个,且4个微卫星位点(Bp125、BcuF 1.6、Bcac 5.10、Bcac 6.10)的等位基因数分别为7、14、9、8个。对18个柑橘大实蝇种群的哈迪—温伯格平衡测试结果显示,其卡方值的变化范围为5.582~∞,各种群间差异显著(变化范围为0.000~0.694)。表明中国柑橘大实蝇种群的遗传多样性较高,且不同种群间存在较大的遗传分化。     

新疆不同地区葡萄霜霉病菌致病性分化及遗传多样性的分析

为了解新疆不同地区葡萄霜霉病菌Plasmopara viticola的遗传特征,分别采用叶盘接菌法及SSR分子标记技术对采自新疆吐鲁番、阿克苏、石河子等11个不同产区的葡萄霜霉病菌菌株的致病性进行测定,并分析各菌株的遗传多样性。结果显示,来自新疆不同地区的菌株种内存在着致病性分化现象,依据其在鉴别寄主上致病性的差异,将供试菌株划分为强、中、弱3类,其中强致病性菌株为优势菌株,且种间致病性分化与菌株的地理来源无关;SSR标记结果表明,供试菌株之间存在遗传变异现象,并且菌株之间亲缘关系都较近,在相似系数为0.93时,48株菌株聚为4大类,且遗传分化与地理分布具有一定的相关性。研究表明新疆不同地区的葡萄霜霉病菌菌株之间存在致病性分化与遗传变异现象。     

中国及欧洲各国的苹果蠹蛾种群遗传多样性分析

为研究不同国家和地区苹果蠹蛾Cydia pomonella种群的遗传多样性,对采自我国新疆维吾尔自治区和黑龙江省,以及德国、法国和西班牙等欧洲国家的11个种群共60个苹果蠹蛾个体进行基因组重测序,有效测序样本数为56个,共获得8 455 843个群体单碱基突变（single nucleotide polymorphism,SNP）位点。利用SNP数据进行了苹果蠹蛾群体遗传进化树的构建、主成分分析以及遗传结构分析。结果显示,入侵我国黑龙江省的苹果蠹蛾与德国BD种群更为接近,我国新疆维吾尔自治区与黑龙江省苹果蠹蛾种群有一定的分化,前者种群遗传多样性更低。表明我国东北地区和西北地区的苹果蠹蛾种群具有不同的遗传多样性特征,入侵我国的苹果蠹蛾种群可能来源于欧洲。     

利用Gateway技术筛选Candidatus Liberibacter asiaticus致病相关基因研究

柑橘黄龙病是危害全球柑橘产业健康发展的最严重病害之一,病原为韧皮部限制性细菌,我国的柑橘黄龙病由亚洲种(Candidatus Liberibacter asiaticus,CaLas)引起。由于该病原菌难以获得离体纯培养,从而限制了其致病分子机制的研究。本试验根据已经报道的植物病原细菌致病相关基因特点,从黄龙病菌亚洲种Psy62菌株全基因组序列(Psy62:NC_012985.1)中选取3个假定致病相关基因,分别标记为PalCa _(Las)、MotCa _(Las)和HlyCa _(Las),利用Gateway技术的同源重组原理,将3个基因通过BP反应和LR反应,分别构建到植物表达载体psk103中,接种本生烟(Nicotiana benthamiana)后,通过瞬时表达筛选可诱导_(N.)benthamiana产生过敏性坏死反应的功能基因。经过PCR克隆和测序验证,PalCa _(Las),、MotCa _(Las)和HlyCa _(Las)基因均成功构建至植物表达载体上。本生烟瞬时表达试验证实:当含有目的基因的根癌农杆菌菌悬液OD600值介于_(0.)6_(~0.)~(8,)测试本生烟苗龄6周左右,PalCa _(Las)基因在接种4 dpi时可引发明显的HR(hypersensitive reaction)反应,12 dpi时HR反应更为强烈。同等条件下MotCa _(Las)和HlyCa _(Las)均不能引发类似反应。由此证实,Gateway技术可成功用于筛选CaLas致病相关基因,PalCa _(Las)基因可能在CaLas致病过程中发挥重要作用。该报道为国内首次采用Gateway技术进行CaLas致病相关基因功能研究,为后续开展CaLas病原寄主互作分子机制研究奠定了基础。     

广东三个柑橘品种不同生育期的黄龙病菌含量动态变化研究

采用实时荧光定量PCR检测了广东省3个柑橘品种在不同生育期的黄龙病菌含量,探索其动态变化规律,为病害防控提供依据。结果表明,第一年,3个品种春梢期的黄龙病菌平均含量分别为3.52×10~5、4.76×10~5、1.03×10~5拷贝/g,显著低于相应夏梢期(5.50×10~5、9.48×10~5、2.50×10~5拷贝/g)和秋梢期(5.32×10~5、9.84×10~5、2.59×10~5拷贝/g);夏梢期与秋梢期含量又显著低于相应冬梢期(21.60×10~5、17.65×10~5、6.86×10~5拷贝/g)及果实成熟期(14.57×10~5、16.45×10~5、7.96×10~5拷贝/g);砂糖橘全年黄龙病菌含量与贡柑无显著差异,但均显著高于柠檬;第二年的数据与第一年类似,但砂糖橘和贡柑在多个生育期的含菌量比上年均显著升高,而柠檬所有生育期菌量均无显著变化。结果显示:柑橘病树内的黄龙病菌含量在春梢期最低,夏梢、秋梢期次之,冬梢期及果实成熟期最高;‘柠檬’相对耐病,体现为含菌量相对较低、增速较慢。     

黄龙病菌和植原体在长春花体内的移动、增殖以及相关症状研究

 由“Candidatus Liberibacter asiaticus”(CLas)引起的柑橘黄龙病是我国柑橘生产上最严重的病害之一。有研究发现,感染柑橘黄龙病的甜橙植株内可以同时检测到CLas和相关植原体(“Candidatus Phytoplasma asteri”,CPa),但二者关系尚不清楚。本研究利用长春花为实验材料,采用不同嫁接组合探究CLas与CPa的互作关系。研究结果表明:CPa单独接种长春花造成花变叶和节间缩短症状,但不会致长春花死亡;CLas单独接种长春花产生叶片斑驳症状,接种后2个月长春花死亡。CLas和CPa同时接种长春花,出现斑驳伴随花变叶症状,长春花约3个月后死亡,相比CLas单独接种,长春花的存活时间更长。研究结果还表明CLas在长春花植株内的转移速率较CPa快,但增殖速率较CPa慢。本研究通过人工接种CLas和CPa,分析2种接种体在长春花植株上的症状表现,以期为研究CLas与CPa在长春花上的症状表现差异及其互作关系提供理论依据。     

Detection by PCR of Candidatus Liberibacter asiaticus, the bacterium causing citrus huanglongbing in vector psyllids: application to the study of vector–pathogen relationships

Citrus huanglongbing (HLB), previously called greening, is a serious citrus disease in Asia, eastern and southern Africa. It is caused by Candidatus Liberibacter asiaticus (Las), a phloem-limited, nonculturable bacterium transmitted by the Asian citrus psyllid ( Diaphorina citri ) in Asia. A PCR-based assay was developed for monitoring Las in vector psyllids using a rapid DNA extraction from psyllid bodies and PCR amplification. The entire procedure for Las detection in psyllids can be completed within 5 h. Using this method, Las can be accurately detected in psyllid adults as well as nymphs in different instar stages. The assay is sensitive enough for Las detection in single-psyllid extract from adult, fifth, fourth and third instars. In a transovarial transmission experiment, Las was not detected in eggs or in offspring produced by Las-carrying psyllid females. In a retention test, the Las-carrying psyllids remained Las-positive for 12 weeks after they were moved to common jasmine orange, a Las-immune plant. From these experimental results it was concluded that Las persists in the Asian citrus psyllid vector, but is not transovarially transmitted by the vector. These data help in understanding epidemiological characteristics of Las and psyllids in citrus HLB.     

Effects of pymetrozine, an antifeedant of Hemiptera, on Asian citrus psyllid, Diaphorina citri, feeding behavior, survival and transmission of Candidatus Liberibacter asiaticus

BACKGROUND: Vector‐borne plant disease management can be enhanced by deployment of antifeedants in addition to the use of broad‐spectrum neurotoxic insecticides. The effects of pymetrozine on Asian citrus psyllid (ACP), Diaphorina citri Kuwayama, feeding behaviour, survival and transmission of Candidatus Liberibacter asiaticus (Las), the presumed causal pathogen of huanglongbing, were investigated. RESULTS: Pymetrozine applied at 52 and 104 µg mL^?1 to citrus plants [Swingle citrumelo (X Citroncirus webberi Ingram and Moore)] modified the feeding behavior of ACP and increased the amount of time spent performing non‐penetration behaviors while decreasing the time spent performing ingestion behaviors compared with the controls 1 day after treatment. However, the antifeedant effect of pymetrozine subsided 5 days after application. Pymetrozine reduced the survival of both adults and nymphs on treated plants compared with the control. However, it had a greater impact on survival of nymphs than on survival of adults. Pymetrozine applied at 52 and 104 µg mL^?1 on Las‐infected ‘Valencia’ sweet orange plants [Citrus sinensis L. (Osbeck)] reduced acquisition (12 and 21% respectively) and transmission (11 and 18% respectively) of Las by feeding ACP adults compared with the controls; however, these reductions were not statistically significant. CONCLUSIONS: Pymetrozine exhibited moderate antifeedant effects by modifying the feeding behavior of ACP adults with short residual activity. The impact of pymetrozine on survival of nymphs was greater than on adults at the higher concentrations tested. Pymetrozine also reduced the acquisition and transmission of Las by feeding ACP adults up to 21 and 18%, respectively, compared with untreated controls. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

Effect of Candidatus Liberibacter asiaticus infection on susceptibility of Asian citrus psyllid, Diaphorina citri, to selected insecticides

BACKGROUND: In the present investigation, the effect of Candidatus Liberibacter asiaticus (Las), a bacterium considered to be responsible for causing huanglongbing (HLB) disease in citrus, on the physiology of its vector, the Asian citrus psyllid (ACP) Diaphorina citri Kuwayama, was determined. Specifically, the effects of Las infection on the susceptibility of ACP to selected insecticides were determined. Furthermore, total protein content and general esterase activity were quantified in Las‐infected and uninfected ACP to gain insight into the possible mechanism(s) responsible for altered susceptibility to insecticides owing to Las infection. RESULTS: LC₅₀ values were significantly lower in Las‐infected than in uninfected ACP adults for chlorpyrifos and spinetoram. Furthermore, there was a general trend towards lower LC₅₀ values for three other insecticides for Las‐infected ACP; however, the differences were not statistically significant. Total protein content (µg mL^?1) was significantly lower in Las‐infected (23.5 ± 1.3 in head + thorax; 27.7 ± 1.9 in abdomen) than in uninfected (29.7 ± 2.1 in head + thorax; 35.0 ± 2.3 in abdomen) ACP. Likewise, general esterase enzyme activity (nmol min^?1 mg^?1 protein) was significantly lower in Las‐infected (111.6 ± 4.5 in head + thorax; 109.5 ± 3.7 in abdomen) than in uninfected (135.9 ± 7.5 in head + thorax; 206.1 ± 23.7 in abdomen) ACP. CONCLUSION: Susceptibility of ACP to selected insecticides from five major chemistries was greater in Las‐infected than in uninfected ACP. The lower total protein content and reduced general esterase activity in Las‐infected than in uninfected ACP may partly explain the observed higher insecticide susceptibility of Las‐infected ACP. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

四川省不同地域的核盘菌遗传多样性分析

 核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)属于世界性分布的植物病原真菌,可以危害油菜等多种经济作物。研究不同地域核盘菌的遗传多样性对了解核盘菌的遗传演化过程和指导病害防控具有重要意义。实验采用序列相关扩增多态性(sequence-related amplified polymorphism,SRAP)标记对四川省17个不同地理来源的66株核盘菌菌株的遗传多样性进行了分析。10对检测引物共获得129个位点,其中123个为多态位点,占95.35%。UPGMA聚类结果显示,在相似性系数为0.7时,66个核盘菌菌株分为5类(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ),分别包含60、2、2、1和1个菌株。在相似性系数为0.74时,第Ⅰ类又可分为3个亚类(Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3),分别包含21、37和2个菌株。聚类及组成分分析结果显示,四川省各地区的核盘菌菌株具有较高的遗传多样性,但其遗传变异与菌株地理来源无明显相关性。     

柑橘黄龙病菌过氧化物还原酶基因CLasPrx的克隆及功能分析

为解析柑橘黄龙病菌亚洲种Candidatus Liberibacter asiaticus（CLas）逃逸活性氧伤害的机理,通过克隆其过氧化物还原酶（peroxiredoxin,Prx）编码基因的全长序列,对CLasPrx蛋白序列进行生物信息学分析、多重比对及系统发育分析,采用实时荧光定量PCR方法检测CLasPrx基因在柑橘不同组织中的表达模式,并在本氏烟Nicotiana benthamiana叶肉细胞瞬时表达CLasPrx分析其编码蛋白的亚细胞定位,利用碘化钾法测定 CLasPrx 蛋白清除 H₂O₂的活性。结果显示,克隆得到的CLasPrx基因序列全长为534 bp,编码177个氨基酸;CLasPrx蛋白包含1个Redoxin保守结构域;多重比对分析发现CLasPrx蛋白活性位点含有保守基序PGAFTPTC;系统发育分析表明CLasPrx蛋白与近缘物种的同源蛋白聚为一类;CLasPrx基因在感染黄龙病柑橘树秋梢中的表达水平显著高于在春梢中的表达水平;CLasPrx定位于本氏烟叶肉细胞的细胞质基质中;过表达CLasPrx蛋白能够显著降低本氏烟叶肉细胞内H₂O₂的含量。表明CLasPrx可能参与柑橘黄龙病菌清除H₂O₂的过程。