假禾谷镰孢菌细胞自噬相关基因的鉴定与表达分析

细胞自噬是真核生物中一类包含多种进化保守的Atgs蛋白参与的蛋白质降解途径,该途径也参与多种植物病原真菌的产孢、孢子萌发和致病性过程。本研究利用模式物种已知的Atgs,通过生物信息学分析在假禾谷镰孢菌中鉴定到29个Atgs,分属29种不同蛋白类型。细胞自噬核心调控机制相关蛋白Atg1、Atg6、Atg8和Atg9的氨基酸序列系统进化分析结果显示,Atgs在丝状真菌间非常保守,符合物种进化的特点。通过假禾谷镰孢菌跟亲和与非亲和寄主转录组数据分析发现,与菌丝阶段相比26个Fp Atgs在侵染阶段的表达发生改变,其中Fp Atg1、2、3、4、5、7、8、9、13、22、23、28和Fp Vps34在侵染初期和中后期均诱导表达;Fp Atg6、14、17、20、24、29和Fp Vps15在侵染初期和中后期表达量均降低;Fp Atg10、11除在非亲和互作中后期表达量略有上调,其余阶段均显著下调表达;Fp Atg15、16在亲和互作初期诱导表达,其余阶段均下调表达;Fp Atg26、27在亲和互作初期下调表达,中后期诱导表达,而在非亲和互作初期表达量升高,到中后期下调表达。推测细胞自噬参与调控假禾谷镰孢菌的侵染过程。     

高温胁迫对禾谷镰孢生长和致病力的影响

为探究高温胁迫对禾谷镰孢生长和致病力的影响, 本研究测定了禾谷镰孢5株耐高温菌株和4株温度敏感型菌株在25℃和30℃下的菌丝生长速率、产孢量、孢子萌发率以及不同胁迫压力下的生长速率、致病力和DON毒素含量等。结果表明, 不论耐高温菌株还是温度敏感型菌株, 30℃高温对其菌丝生长均有抑制作用, 但对产孢量和孢子萌发有促进作用;30℃高温能减轻NaCl和CaCl2胁迫对禾谷镰孢生长的抑制, 但是不影响KCl、刚果红, SDS和H2O2对病原菌的抑制作用;在30℃下, 大部分耐高温菌株的致病力不变或降低, 而大部分温度敏感型菌株的致病力反而增加, 30℃对大部分菌株的DON毒素产量有一定促进作用。研究结果可为研究气候变化下小麦赤霉病的流行和预测提供理论基础。     

禾谷镰孢漆酶样多铜氧化酶的鉴定及其表达模式

 子囊菌禾谷镰孢(Fusarium graminearum)可侵染玉米茎部造成严重的玉米茎腐病。漆酶样多铜氧化酶(Laccase-like multicopper oxidase)具有广泛的作用底物且在植物病原真菌中参与病菌侵染,促进病菌定殖。利用已知真菌漆酶的蛋白序列在禾谷镰孢中鉴定得到14个漆酶样多铜氧化酶,分属5种亚家族。通过对其在侵染玉米茎部不同时间后的芯片数据分析表明FGSG_02142、FGSG_05159在菌丝、孢子及侵染各阶段表达量均较高,FGSG_02328、FGSG_13185和FGSG_00142在侵染阶段表达量明显增加,其他基因表达量相对较低;试验进而利用qPCR检测了部分差异基因在接种玉米感病种质资源B73和抗病种质资源Mo17中的相对表达量,结果显示,禾谷镰孢FGSG_00142基因在B73中的表达量明显高于在抗病材料Mo17中的表达量,而毒素相关基因FGSG_02328在接种Mo17时表达也出现延迟,推测这2个基因均参与了禾谷镰孢的侵染过程。     

禾谷镰孢漆酶样多铜氧化酶的鉴定及其表达模式

 子囊菌禾谷镰孢(Fusarium graminearum)可侵染玉米茎部造成严重的玉米茎腐病。漆酶样多铜氧化酶(Laccase-like multicopper oxidase)具有广泛的作用底物且在植物病原真菌中参与病菌侵染,促进病菌定殖。利用已知真菌漆酶的蛋白序列在禾谷镰孢中鉴定得到14个漆酶样多铜氧化酶,分属5种亚家族。通过对其在侵染玉米茎部不同时间后的芯片数据分析表明FGSG_02142、FGSG_05159在菌丝、孢子及侵染各阶段表达量均较高,FGSG_02328、FGSG_13185和FGSG_00142在侵染阶段表达量明显增加,其他基因表达量相对较低;试验进而利用qPCR检测了部分差异基因在接种玉米感病种质资源B73和抗病种质资源Mo17中的相对表达量,结果显示,禾谷镰孢FGSG_00142基因在B73中的表达量明显高于在抗病材料Mo17中的表达量,而毒素相关基因FGSG_02328在接种Mo17时表达也出现延迟,推测这2个基因均参与了禾谷镰孢的侵染过程。     

禾谷镰孢染色质缩合调节因子FgRCC1的功能分析

小麦赤霉病是影响小麦产量与粮食安全的重大真菌病害之一,其主要致病菌为禾谷镰孢(Fusarium graminearum)。染色质缩合调节因子(RCC1)作为一种核蛋白,能促进Ran结合的GDP/GTP转换,在染色质缩合起始、核质转运和有丝分裂过程中起关键作用,但其在丝状真菌中的功能尚未见报道。本研究通过基因敲除的方法,获得了禾谷镰孢中基因FgRCC1的敲除突变体ΔFgRCC1和互补菌株ΔFgRCC1-C。通过表型测定分析,发现敲除突变体ΔFgRCC1的生长速率较野生型菌株PH-1和ΔFgRCC1-C降低约8.5%,且菌丝分枝变多。敲除突变体ΔFgRCC1的分生孢子产量降低约8.8%,并且隔膜数在4和5个的分生孢子比例明显增多。此外,敲除突变体ΔFgRCC1对杀菌剂戊唑醇变得敏感,而对多菌灵、刚果红、SDS、KCl、CaCl₂、MgCl₂的抗性增强。致病性测定发现,ΔFgRCC1在小麦上的致病力下降,并且其体内毒素体形成受阻,DON毒素生物合成显著减少,7种TRIs转录水平显著降低。研究结果表明,染色质缩合调节因子FgRCC1在禾谷镰孢菌丝生长...     

禾谷镰孢菌对多菌灵的敏感性基线及抗药性菌株生物学性质研究

 引起小麦赤霉病的禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)在华东地区对多菌灵已出现了高水平抗药性。本文报道了F.graminearum对多菌灵的敏感性基线及其抗药性菌株生物学特性。离体条件下多菌灵对100个野生敏感型菌株的平均EC₅₀和MIC值分别为0.5748±0.0133 μg/ml和 < 1.4μg/ml。而对50个抗药性菌株的平均EC₅₀和MIC值则分别为9.2375μg/ml和 > 100 μg/ml。在麦穗上多菌灵对50个敏感菌株和抗药性菌株防效的平均EC₅₀分别为282.6 μg/ml和 > 2 000μg/ml。从田间获得的抗多菌灵菌株对苯菌灵、噻菌灵、甲基托布津表现交互抗药性,但不同于室内突变菌株,对乙霉威不表现负交互抗药性。抗药性菌株的无性和有性繁殖后代以及在无药培养基上菌丝体转代培养后,抗药水平保持不变。抗药性菌株的菌丝生长速率、产孢能力及致病力等与敏感菌株相比没有差异。     

抗氰烯菌酯假禾谷镰孢突变体的诱导及其生物学特性

为评估引起小麦茎基腐病的病原菌假禾谷镰孢Fusarium pseudograminearum对氰烯菌酯的抗性风险,对5株敏感菌株进行了室内药剂驯化,获得33株抗性突变体,突变频率为16.5%,其对氰烯菌酯的抗性水平范围为7.39～1 665.76倍,3株表现低抗,4株表现中抗,26株表现高抗;发现在myosin-5基因上存在11种抗性突变类型,其中217位的丝氨酸突变为亮氨酸(S217L)、420位的谷氨酸突变为赖氨酸(E420K)和135位的丙氨酸突变为苏氨酸(A135T)为主要突变类型,其比例分别为45.5%、15.2%和9.1%。S217L型抗性突变体的产孢量显著下降,菌丝生长速率和致病力与亲本菌株无显著差异。E420K型抗性突变体的菌丝生长速率和致病力显著下降,产孢量与亲本菌株无显著差异。A135T型抗性突变体的菌丝生长速率和产孢量与亲本菌株无显著差异。研究结果表明假禾谷镰孢在药剂选择压力下易形成氰烯菌酯的抗性群体,对氰烯菌酯存在中到高等的潜在抗性风险,其myosin-5的点突变与其对氰烯菌酯的抗性相关。     

禾谷镰孢菌β-1,3-葡聚糖合成酶催化亚基GLS2异源表达体系的建立

本研究旨在利用草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda昆虫细胞Sf9-杆状病毒表达系统筛选禾谷镰孢菌Fusarium graminearum β-1,3-葡聚糖合成酶催化亚基GLS2在昆虫细胞中的异源表达载体和分离纯化所用的去污剂,为后续研究该蛋白与药剂的结合模型提供基础。通过对杆状病毒表达质粒pFastBac进行设计和改造、利用同源重组的方法构建质粒、使用昆虫细胞表达系统对重组蛋白进行异源表达、筛选适合提取目的蛋白的去污剂等方法,得到适合禾谷镰孢菌β-1,3-葡聚糖合成酶催化亚基GLS2异源表达的载体和分离目的蛋白的方法。结果表明,载体pFastBac-GP67-8×His-GFP-TEV-FgGLS2、pFastBac-HA-8×His-GFP-TEV-FgGLS2、pFastBacGP67-6×His-2×Strep-TEV-FgGLS2和pFastBac-FgRHO-TEV-8×His均可在草地贪夜蛾昆虫细胞Sf9表达系统中进行表达,其中：GP67-8×His-GFP-TEV-FgGLS2融合蛋白可以用去污剂十二烷基二甲胺氧化胺(dodecyldimethylami...     

粉棒束孢谷胱甘肽过氧化物酶对氧化胁迫的响应

谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）是生物机体内重要的抗氧化酶之一,在生物细胞抵御外界环境条件的刺激和胁迫时起到非常重要的作用。本文以粉棒束孢Pf340菌株为试验材料,研究不同条件的氧化胁迫对粉棒束孢谷胱甘肽过氧化物酶酶活性的影响,结果表明：三种不同条件下的氧化胁迫处理初期,均可造成菌株细胞GPX酶活性的降低,在胁迫处理的后期,过氧化氢胁迫下GPX酶活性与对照差异较小,而亚甲基蓝和亚硝基二磺酸钾处理下,GPX酶活性比对照有较大的提高,不同类型的氧化胁迫下菌株细胞GPX的生物学效应表现出不同的差异。     

葱蝇成虫防御类酶和血细胞对球孢白僵菌的防御作用

测定了葱蝇成虫被球孢白僵菌侵染后,虫体超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)、羧酸酯酶(CarE)和乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性变化,并对侵染后血细胞的变化进行拍照观察。结果表明,虫体内SOD、CAT、POD、GSTs和AChE的比活力呈先上升后下降的趋势;处理组虫体内的Car E比活力和对照组的变化趋势相同,但始终低于对照组。侵染36~48 h后,大量的血细胞在菌丝体周围集结、包囊,阻碍和抑制菌丝的增殖。侵染54 h后,菌丝开始突破包囊块,在血淋巴中大量增殖,血细胞免疫被破坏。综上所述,球孢白僵菌侵染初期会触发葱蝇成虫的免疫系统,但由于菌丝的大量增殖,后期免疫系统崩溃,导致成虫死亡。为揭示球孢白僵菌的致病机理及葱蝇对真菌侵染的免疫防御提供理论依据。     

芒果胶孢炭疽菌漆酶lac1与致病力的相关性分析

为了明确芒果炭疽病病菌(Colletotrichum gloeosporioides)漆酶与该菌侵染相关致病因子之间的关系,本文以愈创木酚为底物筛选获得的高产漆酶菌株A2为材料,测定了漆酶粗提液对芒果炭疽病病菌致病力的影响,并通过半定量RT-PCR法,分析了在不同侵染时段漆酶基因lac1和其他酶基因的表达。结果表明,漆酶粗提液单独不能致病,但能促进该病原菌在寄主中的扩展;在侵染过程中,lac1表达与黑色素合成酶(thd和scd)基因表达相关性更高,与细胞壁降解酶(ecg和pel)基因表达也有一定相关性,但不及前者高。芒果胶孢炭疽菌分泌的漆酶有助于该菌在侵染芒果过程中的扩展,且对侵染相关致病因子黑色素合成酶和细胞壁降解酶基因的表达有一定影响。初步推测,漆酶lac1除了能通过降解芒果组织中的酚类物质、促进病原菌的扩展之外,也可以通过干扰与致病力相关的黑色素合成和细胞壁降解酶的产生来影响芒果胶孢炭疽菌致病力。