青枯雷尔氏菌Tn5转座子无致病力突变株在番茄根部的定殖特性

为筛选防治番茄青枯病的优良生防菌株,本研究以弱化指数、胞外多糖含量和盆栽苗番茄发病率为指标确定20株经形态初步判定为无致病力的青枯雷尔氏菌Ralstonia solanacearum Tn5突变菌株的致病性,测定其在番茄根部的定殖数量,并于显微镜下观察其定殖特性。结果表明,供试的20株青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株的弱化指数均大于0.75,胞外多糖含量介于1.59～16.68μg/mL之间,显著低于强致病力菌株FJAT-91,接种40 d番茄植株未出现青枯病症状;20株青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株均能在番茄根部定殖,定殖数量呈先上升后下降的趋势,其中菌株T659的定殖数量最大,定殖时间最长,分别为2.86×10⁶CFU/g和35 d;透射电镜观察发现,青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株T659从番茄植株根部表皮细胞中侵入,然后进入维管束厚壁细胞,并在维管束细胞中大量繁殖和定殖,但未引起番茄根部细胞结构病理变化。表明供试的青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株T659的定殖能力最强,具有良好的生防潜力。     

青枯雷尔氏菌温度相关致病基因yqhE功能研究

不同温度下青枯雷尔氏菌表达谱PPI网络分析发现,yqhE可能是青枯雷尔氏菌新的温度相关致病基因。克隆青枯雷尔氏菌CBM613的yqh E基因,结果发现该基因长度为831 bp,共编码276个氨基酸。基因敲除结果显示,28℃培养的yqhE突变株较野生型菌株致病力降低,病程延长,但并未彻底丧失致病力。20℃和28℃培养的yqh E突变株维生素C的生物合成皆被抑制;与28℃相比,20℃培养下野生型菌株维生素C的合成能力降低。突变株在20℃和28℃培养下甲基乙二醛（MG）和丙二醛（MDA）明显积累,其中20℃积累更多;20℃培养的野生型菌株MG和MDA比28℃积累更多。维生素C的生物合成被抑制导致青枯雷尔氏菌自由基清除能力减弱与氧化应激反应增强,MG和MDA积累产生细胞毒性,上述结果可能与28℃培养的突变株致病力减弱,20℃培养的野生型菌株致病力丧失有关。综上结果表明yqhE是青枯雷尔氏菌温度相关致病基因。     

青枯雷尔氏菌Ⅲ型分泌系统hrcN基因的功能分析

hrcN是植物病原菌Ⅲ型分泌系统基因（T3SS）的结构基因之一,对病原菌的致病力有重要影响。本研究克隆青枯雷尔氏菌CBM613的hrcN基因并作生物信息学分析,结果显示该基因长度为1320 bp,共编码439个氨基酸,预测HrcN蛋白无信号肽,无跨膜区域,整体呈弱亲水性,该蛋白为ATP酶,定位于细胞内膜和细胞质。基因敲除结果显示,菌株CBM613的hrcN突变体与野生型菌株在富营养培养基上的生长速率差异不明显,而在贫营养培养基上前者的生长速率显著快于后者。敲除hrcN基因后,青枯雷尔氏菌的运动能力无明显变化,生物被膜形成能力显著降低。以敲除突变型和野生型青枯雷尔氏菌株接种番茄,与后者相比,前者的致病力下降,病情指数降低,病程延长,但并未完全丧失致病力,表明hrcN基因是青枯雷尔氏菌致病性相关的重要基因。本研究为进一步探索青枯雷尔氏菌致病机制及防治具有重要意义。     

青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株的构建及其防效评价模型分析

 利用青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)无致病力菌株防治番茄青枯病具有很好的应用潜力。作者通过分离筛选自然弱毒株、⁶⁰Co辐射诱变和EZ-Tn5插入诱变,分别获得3、12和40株青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株。经盆栽番茄苗致病性检测,15 d后均未发病,证实均为无致病力青枯雷尔氏菌。进一步对番茄青枯病的防治试验表明,从番茄青枯病发病田块分离的无致病力突变菌株FJAT1458的防治效果最好,防效达100%。该菌株能定殖番茄植株根系土壤、根部和茎部,定殖数量均表现为“先增后减”的趋势,并且接种浓度越大、苗龄越小,定殖数量越大。从构建的防效模型可以看出,不同接种浓度条件下,植株发病率随时间变化符合的回归方程不同,相关系数R值也不同,接种浓度越大,R值越小。本研究获得的青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株FJAT1458对番茄青枯病具有很好的防病效果。     

生防菌ANTI-8098A对青枯雷尔氏菌致病力的影响

经生防菌蜡状芽孢杆菌Bacillus cereus菌株ANTI-8098A处理后,番茄青枯雷尔氏菌Ralstonia solanacearum强致病力菌株弱化为无致病力菌株,弱化指数由0．40转变为0．86,回接番茄苗发病率由100．0％转变为0。同时,生防菌处理后的无致病力菌株在培养24h以前菌体生长能力显著增加,其中在12h时生长速率增长最快,达到了5．6倍;紫外-可见光吸收值明显下降,OD450nm由0．5740降为0．2644;高效液相离子交换色谱的表征由前峰〈后峰转变为前峰〉后峰;对生防菌异源蛋白的吸附由2种蛋白质（97．4kD和116．0kD）转变为1种蛋白质（97．4kD）。结果表明：ANTI-8098A对青枯雷尔氏菌具有致弱作用,并使其生理生化特性产生显著的变化。     

植物青枯病原细菌胞外蛋白相关基因的克隆

 用含有转座子Tn5的铜绿假单胞杆菌PAO1826(pMO75∷Tn5,Km^r)诱变我国马铃薯青枯菌小种3号菌株PO41,获得6000多个胞外多糖正常产生的接合子。经SDS-PAGE电泳,筛选出2个胞外蛋白减少9种的突变株PM2644和PM239,其可以引起烟草叶片典型的过敏性反应,致病力比野生型菌株显著降低,皆为原养型菌株。Southern杂交的结果表明,突变株染色体上只有1个转座子插入位点。标记交换证明,9种胞外蛋白缺失与转座子插入相偶联的频率为100%。以聚半乳糖醛酸酶和内葡聚糖酶2种胞外酶为指示蛋白进行定量测定的结果表明,在突变株上清液中和菌体细胞内都没有这2种胞外酶的存在。以突变株PM2644为受体菌,通过基因功能互补的方法,从野生型青枯菌基因文库筛选到2个阳性克隆pPSP1和pPSP2,它们既能恢复2个突变株产生胞外蛋白的能力,也能将2个突变株的致病力恢复到接近野生型菌株的水平。     

番茄青枯病生防芽胞杆菌的筛选与鉴定

为了有效利用芽胞杆菌资源,本研究采用抑菌圈法从不同地理来源的芽胞杆菌中筛选出24个对青枯雷尔氏菌具有拮抗作用的菌株。其中,6个菌株对青枯雷尔氏菌的抑菌圈直径大于14.00 mm,菌株FJAT-11709的抑菌圈直径最大,为14.78 mm。盆栽试验比较了6个菌株对番茄青枯病的防治效果,结果表明,菌株FJAT-20261和FJAT-19700防效最好,分别达72.73%和67.77%。通过形态特征、生理生化测定及16S rRNA基因序列分析,菌株FJAT-20261和FJAT-19700分别被鉴定为耐寒短杆芽胞杆菌和特基拉芽胞杆菌。本文报道这2种芽胞杆菌对青枯雷尔氏菌具有拮抗作用,为青枯病的生物防治提供了新的菌株资源。     

青枯雷尔氏菌无致病力hrpB突变菌株的纯化分离及其异质性研究

获得纯度高的青枯雷尔氏菌无致病力菌株,是研发青枯病植物疫苗和防治青枯病害的一种新途径。作者以青枯雷尔氏菌强致病力菌株FJAT-91为出发菌株,通过对hrpB基因敲除,获得无致病力突变菌株FJAT-91ΔhrpB。高效离子交换色谱分离结果表明:FJAT-91和FJAT-91ΔhrpB色谱峰型不同,主要表现在峰的保留时间上,FJAT-91只有单一色谱峰,保留时间为6 min;FJAT-91ΔhrpB有P_1和P_2 2个色谱峰,保留时间分别为0.6 min和4.5 min。利用高效离子交换色谱对FJAT-91ΔhrpB进行纯化,获得只有P_1峰的高纯度菌株FJAT-91ΔhrpB-P。FJAT-91ΔhrpB和FJAT-91ΔhrpB-P与其出发菌株FJAT-91的菌落和菌体形态差异明显。致病力测定结果表明:FJAT-91接种4 d番茄植株开始发病,10 d发病率达100%;FJAT-91ΔhrpB和FJAT-91ΔhrpB-P接种20 d均未发病。防效试验结果表明:纯化后的菌株FJAT-91ΔhrpB-P对番茄青枯病的防效(81.64%)比未纯化FJAT-91ΔhrpB防效(61.04%)提高了33.75%。本研究获得一株高纯度的青枯雷尔氏菌无致病力突变菌株FJAT-91ΔhrpB-P具有良好的生防潜力。     

青枯雷尔氏菌运动性相关研究进展

青枯雷尔氏菌是全球十大病原菌之一,其运动性在早期侵染寄主过程中具有重要作用.本文主要概述了青枯雷尔氏菌的运动性相关研究进展,包括泳动和颤搐2种运动方式、青枯菌运动性的机理和遗传基础,以及运动性在青枯菌致病过程中的作用等.     

青枯菌Po82菌株Ⅲ型分泌系统调控基因hrpB的功能研究

本文以青枯菌致病力分化菌株Po82的Ⅲ型分泌系统调控基因hrpB为研究对象,采用同源重组双交换法,构建获得青枯菌Po82菌株的hrpB基因缺失突变株Po82ΔhrpB及其互补菌株Po82ΔhrpB-pML123-hrpB,并对野生型菌株、突变株和互补菌株进行了致病力及生物学功能的验证。致病力测定结果表明,青枯菌hrpB基因缺失突变株Po82ΔhrpB的致病力较Po82野生型菌株显著下降,而互补菌株Po82ΔhrpB-pML123-hrpB能够部分恢复突变菌株的致病力。生长曲线测定结果表明,在营养贫瘠型培养基中,hrpB基因缺失突变株Po82ΔhrpB的生长速率较野生型青枯菌Po82菌株快,但是在营养丰富型培养基中,两者生长速率基本一致。野生型和突变株的运动性测定结果显示,两者的运动性无显著差异。表明hrpB基因在青枯菌致病过程中具有重要影响,并对进一步发掘鉴定Po82菌株中新的Ⅲ型效应子,进而深入解析其致病力分化的分子机理具有重要的作用。     

利用转座子Tn5诱变植物青枯菌获得胞外蛋白输出功能丧失突变体

 通过Tn5诱变技术,分离了植物青枯菌生理小种1号、3号的胞外蛋白输出功能丧失突变体。由于Tn5在其基因组单一的eep位点的插入,突变体失去了向培养滤液分泌产生胞外酶和胞外蛋白质的能力。用碱性磷酸酯酶基因PhoA作为报导基因,研究这些胞外蛋白穿越突变体细胞内膜,结果表明,这些胞外蛋白质可以穿过其内膜,但失去了穿越其外膜的能力。胞外多糖在植物体内和体外的产生没有受到eep基因位点突变的影响。该突变体失去了对番茄植株的致萎能力。     

菜蛾盘绒茧蜂多分DNA病毒对寄主小菜蛾幼虫体内部分组织的影响

利用显微注射方法，观察了菜蛾盘绒茧蜂多分DNA病毒（CpBV）对其寄主小菜蛾幼虫部分组织的影响。结果表明，CpBV进入寄主体内后能够影响其精巢、前胸腺和中肠等的变化。当被注射CpBV后，寄主精巢体积的增长受到抑制，并且有被分解的现象；颜色也随之逐渐变淡．直至呈现透明。前胸腺大小在感染CpBV 12h时就已经变小。中肠发育受阻，被分解，分布的气管出现萎缩现象，颜色由正常发育时的绿色变为黄色，个别会呈现红色，约20％中肠出现红色斑点。凝胶电泳分析表明，小菜蛾幼虫注射过CpBV后，其精巢、中肠和前胸腺中蛋白种类均减少，特别是精巢，仅有一条蛋白条带（78．8kD）较为清晰，蛋白条带明显变淡，说明蛋白含量明显下降；但前胸腺81．2kD的蛋白条带在感染CpBV后要比对照更为清晰。中肠酯酶活性测定表明，感染CpBV后中肠酯酶的活力受到抑制，酯酶活性减弱。     

桂林喀斯特地貌分布区苏云金芽孢杆菌菌株的分离鉴定

从桂林喀斯特地貌分布区采集了165份天然土壤样品,从中分离出10株苏云金芽孢杆菌。光学显微镜观察发现有菱形、球形、不规则等晶体类型。通过核酸电泳比对其大质粒DNA的图谱来区分菌株的类型,发现该批菌株有良好的多样性。对这10株菌进行cry1、cry11、cry2、cry3、cry4、cry5、cry6、cry7、cry8、cry9、cry10类基因的PCR-RFLP鉴定,在8株菌中分别发现含有cry1、cry11、cry2、cry3等基因类型,而G4、G6菌株中不含有已知基因。SDS-PAGE分析了10株野生菌株的杀虫晶体蛋白表达谱,发现有10株表达约130kD蛋白,有3株既表达130kD蛋白又表达60kD蛋白。对大猿叶甲、小菜蛾进行了杀虫活性测定,发现了一株对大猿叶甲具有较高毒力的菌株G8,其LC50为48.2μg/ml,置信区间为9.6～1.4ml;有6株菌株对小菜蛾有高活性。     

苏云金芽胞杆菌Vip3Aa11蛋白C端点突变对其杀虫活性的影响

为研究Vip3Aa11羧基端对其杀虫活性和敏感性的影响,本研究利用定点突变技术构建了Vip3Aa11的3个突变体S543N、D547E和T681V。经SDS-PAGE分析证实3个突变体蛋白均能在大肠杆菌中表达分子量约88 kD的目的蛋白,生物活性测定显示,与Vip3Aa11相比,突变体S543N对甜菜夜蛾Helicoverpa armigera的杀虫活性提高了5倍。突变体D547E对甜菜夜蛾杀虫活性显著降低。突变体S543N、D547E和T681V对棉铃虫Spodoptera exigua的杀虫活性无明显变化。说明Vip3Aa11 C端部分氨基酸的定点突变对其杀虫活性有影响,且对不同害虫的杀虫活性变化趋势不同。本研究比较了Vip3Aa11蛋白与突变蛋白之间杀虫活性的差异,为研究Vip3Aa类蛋白的结构和机理奠定基础。     

对甜菜夜蛾高杀虫毒力苏云金杆菌菌株的筛选及cry2Ah5的克隆表达

利用生物活性测定方法从本实验室已分离保存的Bt菌株中筛选出了5株对甜菜夜蛾具有较高杀虫毒力的菌株。该5株Bt菌株对甜菜夜蛾初孵幼虫的LC₅₀值为0.556~0.914mg/mL胞晶混合物,其中GS3菌株杀虫活性最高,LC₅₀值为0.556mg/mL胞晶混合物;包含晶体形态主要是球形、大菱形、小菱形等;所含基因类型主要是cry1Aa、cry1Ab、cry1La、cry1Ia、cry1Ib、cry2Ab、cry2Ad、cry2Ah、cry7Ab、cry9Ba等;5株菌株均表达约60kD和130~150kD蛋白,其中2株还表达较弱的80kD蛋白。从GS3菌株中克隆得到一种新的cry2A基因,GenBank登录号为KT692984,由Bt基因国际命名委员会命名为cry2Ah5。该基因开放阅读框为1899bp,编码632个氨基酸,编码蛋白分子量为70.8kD,等电点pI为8.18,与其他Cry2Ah蛋白序列相似性为97%~99%。该基因在大肠杆菌BL21(DE3)中表达约70kD蛋白,与预测分子量相符。本研究筛选得到5株对甜菜夜蛾具有较高杀虫毒力的Bt菌株,克隆表达了一种新的cry2A基因cry2Ah5,为甜菜夜蛾的生物防治提供了新的菌株及基因资源。     

水稻白叶枯病菌室内链霉素抗性菌株的诱导及其抗性分子机制和风险评价

通过紫外光照射诱导获得了6株水稻白叶枯病菌Xanthomonas oryzae pv.oryzae抗链霉素突变体。测得链霉素对水稻白叶枯病菌敏感菌株ZJ173及其抗性突变体的最低抑制浓度(MIC)分别为0.10和600 μg/mL;对敏感菌株的有效抑制中浓度(EC50)为0.03 μg/mL,对抗性菌株的平均EC50值为11.64 μg/mL,平均抗性倍数为388。通过PCR扩增了敏感菌株ZJ173及5株抗性菌株的rpsL基因(编码S12核糖体蛋白)和rrs基因(编码16S rRNA),并检测了strA基因是否存在。序列分析表明,5株被测抗性菌株的rpsL基因均发生了突变,其中4株在氨基酸43位、1株在88位,均由赖氨酸突变为精氨酸,而rrs基因未发生突变,strA基因未被检测到。表明实验室诱导获得的水稻白叶枯病菌抗性菌株对链霉素的抗药性是由rpsL基因突变引起的。抗性风险研究表明,抗性突变体的抗药性在无药剂压力下可稳定保持,其致病性、生长速率与敏感菌株相比无明显差异,竞争性低于或略低于敏感菌株,抗性自发突变率较高,且抗性突变为单一位点突变,病害循环为多循环,因此由rpsL基因突变引起的水稻白叶枯病菌对链霉素的抗性风险较高。     

Role of Extracellular Polysaccharide and Endoglucanase in Root Invasion and Colonization of Tomato Plants by Ralstonia solanacearum

ABSTRACT Ralstonia solanacearum is a soilborne plant pathogen that normally invades hosts through their roots and then systemically colonizes aerial tissues. Previous research using wounded stem infection found that the major factor in causing wilt symptoms was the high-molecular-mass acidic extracellular polysaccharide (EPS I), but the beta-1,4-endoglucanase (EG) also contributes to virulence. We investigated the importance of EPS I and EG for invasion and colonization of tomato by infesting soil of 4-week-old potted plants with either a wild-type derivative or genetically well-defined mutants lacking EPS I, EG, or EPS I and EG. Bacteria of all strains were recovered from surface-disinfested roots and hypocotyls as soon as 4 h after inoculation; that bacteria were present internally was confirmed using immunofluorescence microscopy. However, the EPS-minus mutants did not colonize stems as rapidly as the wild type and the EG-minus mutant. Inoculations of wounded petioles also showed that, even though the mutants multiplied as well as the wild type in planta, EPS-minus strains did not spread as well throughout the plant stem. We conclude that poor colonization of stems by EPS-minus strains after petiole inoculation or soil infestation is due to reduced bacterial movement within plant stem tissues.     

Isolation and Characterization of a Novel Arabidopsis thaliana Mutant Unable to Develop Wilt Symptoms After Inoculation with a Virulent Strain of Ralstonia solanacearum

ABSTRACT To characterize host genes required for a compatible interaction, we identified a novel recessive Arabidopsis thaliana mutant, nws1 (no wilt symptoms), that failed to develop wilt symptoms in response to virulent strains of the phytopathogenic bacterium, Ralstonia solanacearum. The absence of wilting in nws1 plants was not correlated with a cell death phenotype or a constitutive expression of salicylic acid-, jasmonic acid- or ethylene-associated genes. In addition, this mutation, which conferred a symptomless phenotype in response to all the R. solanacearum strains tested, was highly specific to this pathogen, because nws1 responses to other plant pathogens, including oomycetes, nematodes, viruses, and other bacteria, were identical to those of wild-type Col-5 plants. Finally, the lack of disease development was shown to be different than RRS1-R-mediated resistance. The identification of mutants such as nws1, that are unable to develop disease, should lead to the isolation of target host factors required for pathogen growth or fitness, or of factors modified by the invading microorganism to avoid or inactivate plant defense mechanisms, and should bring a better understanding of bacterial wilt diseases.     

蔬菜灰霉病菌对腐霉利抗药性变异及其治理

蔬菜灰霉病菌（Botrytis cinerea）分生孢子经紫外光灯照射，可获得10^-4～10^-5频率的腐霉利抗药性突变体。获得的13个抗性突变体的抗性水平平均EC50值为18.45ug/ml,EC90值为305.17ug/ml。抗性突变体的可溶性蛋白谱带比其亲本敏感菌株多2～4条，其中Rf=0.38的蛋白谱带是抗性菌株所拥有而敏感菌株所共同缺乏的。抗性菌株对腐霉利抗药性稳定遗传，具有与亲本菌株相同的致病性。苗期抗、感测定结果表明，灰霉克杀菌剂对腐霉利突变体具有明显的克抗作用。田间抗性菌治理使用灰霉克400～800倍对大棚番茄灰霉病平均防效为95.93%～75.8%,优于腐霉剂600倍的平均防效(61.32%)。     

番茄早疫病菌对异菌脲的敏感基线及其抗性突变体的生物学特性

采用菌落直径法测定了山西省五寨县42株番茄早疫病菌Alternaria solani菌株对异菌脲的敏感性。结果表明,异菌脲对各菌株的EC50值在1.225~2.674 μ g/mL之间,平均为2.556 μ g/mL, 由于所有菌株均采自未使用过异菌脲的地区,该平均值可作为番茄早疫病菌对异菌脲的相对敏感基线。为了评价番茄早疫病菌对异菌脲的抗性风险,以敏感菌株为试材,通过紫外诱导和药剂驯化(10代)的方法获得了21株抗性突变体,比较了敏感菌株和突变体的生物学特性。结果表明:异菌脲对突变体的EC50值均大于100 μ g/mL,达到高抗性水平;突变体的抗药性稳定,在无药PDA平板上继代培养10次后抗性不丧失;突变体在生长速率及致病力方面较敏感菌株有所下降,产孢量及分生孢子萌发率与敏感菌株相比无显著差异,孢子的竞争能力明显弱于敏感菌株。