根癌农杆菌介导的水稻纹枯病菌转化系统的建立

为建立水稻纹枯病菌的T-DNA插入诱变转化系统,以水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani AG-1ⅠA)强致病力菌株GD118为转化的初始菌株,从预诱导时间、共培养时间、共培养时乙酰丁香酮的浓度、共培养温度和共培养时固体诱导培养基(SIM)的pH值等5个方面对转化条件进行了优化,成功地建立了适合于水稻纹枯病菌根癌农杆菌介导转化(ATMT)的优化系统。这个优化系统的转化条件如下:以30μg/mL的潮霉素B作为转化子的筛选浓度,预诱导8h,共培养20h,共培养时固体诱导培养基上的乙酰丁香酮浓度为200μmol/L,共培养温度25℃,共培养时固体诱导培养基pH5.6～5.8。采用这个系统筛选到的转化子继代培养5代后,在含30μg/mL潮霉素B的PDA平板上仍表现明显的抗性。从得到的转化子中随机抽取10个,利用根据抗潮霉素hph基因设计的特异性引物进行PCR扩增,转化子均能扩增出500bp左右的预期条带;与此同时,以4个根癌农杆菌作为阳性对照,用根癌农杆菌Vir基因特异引物对转化子进行PCR扩增,以排除转化子受农杆菌污染所致的假阳性,结果表明:4个根癌农杆菌均能扩增出Vir基因条带(730bp),而10个转化子均未能扩增出相应条带。以上两个PCR扩增的实验结果清楚地表明,T-DNA已经插入到目标菌株GD118中。     

农杆菌介导的芒果胶孢炭疽菌遗传转化及致病性缺陷突变体的筛选

构建含潮霉素抗性基因和GFP基因的双元载体pCAMBgfp,以其为转化载体用农杆菌EHA105介导的方法对芒果胶孢炭疽菌Cg-8菌株进行遗传转化,以潮霉素抗性和GFP荧光来筛选阳性转化子。然后,通过离体接种芒果叶片和果实观察病斑大小筛选致病性缺陷转化子。结果获得500个阳性转化子,转化效率为平均106个孢子可获得400个左右同时具有潮霉素抗性和GFP荧光的阳性转化子,且其经多次在无潮霉素的培养基上传代后能得到稳定遗传。随机挑选其中13个突变体进行PCR检测,均可扩增出潮霉素基因目的条带,致病性分析从中筛选得到8个致病性减弱或缺失突变体。     

橡胶树尖孢炭疽菌绿色荧光蛋白（GFP）标记转化株的获得

建立了根癌农杆菌介导转化橡胶树尖孢炭疽菌(Collectotrichum acutatum)获得T-DNA插入突变体的体系:在尖孢炭疽菌孢子浓度10~6个/mL、农杆菌浓度OD_(600)=0.15～0.2后在200μmol/mL的乙酰丁香酮(AS)诱导6 h,共培养48 h.转化效率可达150～300个/10~6个分生孢子.获得的转化子通过PCR检测绿色荧光蛋白基因、Southern 杂交验证、分生孢子的荧光观察,结果表明:被测转化子基因组中确实整合了目的片段,成功获得了橡胶树尖孢炭疽菌菌株CHY-1绿色荧光蛋白标记转化子.     

农杆菌介导油菜黑胫病菌遗传转化

为优化建立农杆菌介导的油菜黑胫病菌遗传转化技术体系,以携带潮霉素磷酸转移酶基因的pCH-sGFP为载体,农杆菌LBA4404为介体,对油菜黑胫病菌的分生孢子进行转化.油菜黑胫病菌的最佳转化体系为:分生孢子浓度106个/mL,农杆菌OD600值0.6,乙酰丁香酮浓度200μmol/mL,pH 5.8,25℃,共培养4 d...     

高羊茅FaSGR基因RNAi载体构建

本实验利用Gateway技术构建了Ubiquitin启动子驱动的高羊茅Fa SGR基因的RNAi载体p ANDA-B-870,该载体具有潮霉素抗性,适合于单子叶植物遗传转化。通过电击法将p ANDA-B-870载体转入到根癌农杆菌EHA105感受态细胞中,验证转化成功。Fa SGR基因RNAi载体的构建为进一步探讨Fa SGR基因功能及SGR滞绿基因在高羊茅遗传改良中的应用提供了技术支持。     

可去除选择标记的转CpTI基因抗虫玉米研究

将组成型表达的玉米泛素启动子与豇豆胰蛋白酶抑制剂基因CpTI连接,插入根癌农杆菌双T-DNA质粒,构建一个T-DNA结构域含有抗潮霉素选择标记基因hyg;另一个T-DNA结构域含有抗虫基因的双T-DNA单子叶植物表达载体,用以转化农杆菌菌株,再通过共培养转化玉米胚性愈伤组织。通过潮霉素培养基抗性筛选,用特异PCR扩增和Southern杂交检测,从分化再生的T0代植株中,鉴定出7个转化CpTI基因的阳性植株。目前,正结合进行田间分离纯合和DNA分子鉴定,培育去除选择标记基因的转基因抗虫玉米自交系。     

根癌农杆菌介导柱花草炭疽菌遗传转化体系的优化

选取含有氯嘧磺隆抗性标记的ILV1基因和报告基因GFP二元载体的农杆菌AGL-1,采用单因子和双因子方法研究根癌农杆菌AGL-1介导柱花草炭疽菌CH008转化过程中各主要因素对转化率的影响,优化构建ATMT转化柱花草胶孢炭疽菌体系条件,使转化效率达到300 ～400个转化子/106个炭疽孢子,即根癌农杆菌AGL-1浓度OD600=0.8,炭疽菌分生孢子浓度为1x106个/mL,AS浓度为100 μmol/L,诱导时间为6h,共培养温度和时间分别为25 ℃和4d.经PCR检测都有GFP片段,并能够表达绿色荧光蛋白.这为进一步开展炭疽菌对柱花草的致病机理研究提供了依据,优化转化体系有利于后续突变体库的扩大、筛选突变体和致病功能基因的研究.     

根癌农杆菌介导的大麦幼胚遗传转化影响因素研究

为建立和优化根癌农杆菌介导的大麦遗传转化体系,以大麦幼胚为转化受体,研究了根癌农杆菌介导法转化大麦的主要影响因素。结果表明,以gus基因瞬时表达率、抗性愈伤组织诱导率为转化指标,筛选出了对大麦幼胚感染力比较强的农杆菌菌株EHA105,以及高敏感受体基因型甘啤4号和秀81-47等。实验结果还表明,预培养1 d的大麦幼胚具有较高的瞬时表达率(91%),是较好的转化受体。菌液侵染浓度OD600=0.5,侵染时间为30 min时转化效率最高。在此基础上,侵染后幼胚与农杆菌采用液体共培养方式可明显提高转化效率,gus基因瞬时表达率最高可达90%。在优化条件下,转化约30 d后抗选择剂潮霉素(Hyg)的愈伤组织占受体组织总数的34.2%。     

八氢番茄红素合成酶基因(PSY)对大豆的遗传转化

以三个大豆品种的无菌苗子叶节为受体,以PSY为目的基因,应用根癌农杆菌介导法对大豆进行了遗传转化,经子叶节丛生芽诱导、茎伸长培养、生根培养和潮霉素选择培养,获得了完整的抗性再生苗,经PCR和PCR-Southern分析鉴定,初步证明外源基因PSY已整合到大豆的基因组中,并对影响遗传转化的因子进行了研究.     

稻曲病菌T-DNA插入突变体B2510的插入位点分析

以稻曲病菌T-DNA插入突变体库中致病力减弱突变菌株B2510为材料,通过分析T-DNA插入位点的侧翼序列和突变基因,分离出在稻曲病菌致病过程中起作用的基因。通过测定突变菌株B2510的生长速率、产孢能力及致病力发现,与野生型菌株P1相比,B2510田间接种表现为致病性减弱;在MM培养基上生长速率下降,而在PSA和TB3培养基中生长速率与野生型没有显著差异,但丧失产孢能力。Southern杂交显示T-DNA在突变菌株B2510中以双拷贝形式插入,利用TAIL-PCR技术扩增紧邻T-DNA两侧的侧翼序列,经过比对分析发现,T-DNA分别插在基因UV8b_1412的启动子区域和UV8b_1386的下游3′端,且稻曲菌基因组序列均未丢失,T-DNA上只有几个碱基发生变化。半定量RT-PCR分析基因的表达情况,显示两个基因在突变体B2510的表达量较P1均显著下降,推测T-DNA插入位点处的基因与稻曲病菌致病性相关,可能在某一阶段参与调控稻曲病菌在水稻上的致病过程。     

UvSMEK1, a Suppressor of MEK Null,Regulates Pathogenicity,Conidiation and Conidial Germination in Rice False Smut Fungus Ustilaginoidea virens

Rice false smut, which is caused by Ustilaginoidea virens, is an emerging disease of rice spikelets in rice-growing areas worldwide. However, the infection mechanism of U. virens on rice spikelets is still unclear. Here, we characterized a suppressor of mitogen-activated protein kinase kinase or ERK kinase(MEK) null(UvSMEK1) in U. virens that is conserved among filamentous fungi. Compared with wild type U. virens strain P-1, Uv SMEK1 deletion mutants were defective in pathogenicity and conidial germination. In addition, conidiation of UvSMEK1 deletion mutants was significantly reduced on yeast extract tryptone(YT) plates, but increased in YT broth compared with the wild type. Compared with Uv SMEK1 expression level during the vegetative mycelia and conidiation stages, UvSMEK1 dramatically increased during infection of rice florets. Surprisingly, the Uv SMEK1 deletion mutants exhibited higher tolerance to H2 O2 and NaCl. In summary, presented evidence suggested that UvSMEK1 positively regulated pathogenicity, conidial germination and conidiation in YT broth, and negatively regulated conidiation on YT medium and tolerance to oxidative and osmotic stresses. The results enhance our understanding of the regulatory mechanism of pathogenicity of U. virens, and present a potential molecular target for blocking rice infection by U. virens.     

Ustilaginoidea virens: A Fungus Infects Rice Flower and Threats World Rice Production

Rice false smut disease, which is caused by the fungus Ustilaginoidea virens, is currently one of the most devastating rice fungal diseases in the world. Rice false smut disease not only causes severe yield loss and grain quality reduction, but also threatens food safety due to its production of mycotoxins. In this review, the most recent progresses regarding the life cycle, infection processes, genome and genetic diversity, pathogenic gene and disease resistance in rice were summarized in order to provide theoretical basis for the control of U. virens. We also proposed some future directions and key questions that need to be addressed for a better understanding of the molecular mechanism that leads to rice false smut disease and the prospects for sustainable control of rice false smut.     

稻曲病菌UvHog1基因的克隆及表达分析

稻曲病由稻曲病菌引起,是水稻穗部的重要病害。利用同源克隆和RACE技术,根据丝状真菌相对保守的氨基酸序列设计简并引物,从稻曲病菌中分离了丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)编码基因的全长cDNA序列,命名为UvHog1。UvHog1含有MAPK保守的蛋白激酶激活域(TGY),序列与稻瘟病菌MgOsm1(AAF09475.1)、球孢白僵菌BbHog1(AAS77871.1)、烟曲霉AfOsm1(XP752664.1)和隐球酵母CrHog1(AAM26267.1)等MAPK高度同源,相似性分别为95%、93%、88%和81%。系统聚类结果表明,UvHog1与酵母Hog1MAPK同源。在盐胁迫条件下,UvHog1的相对表达量明显降低,表明UvHog1参与了对盐胁迫的信号响应。     

农杆菌介导法将抗草甘膦基因转入玉米自交系

利用农杆菌介导法将抗草甘膦基因(ssu-G₂-aroA)转入优良玉米自交系R18-599和齐319,侵染后的愈伤组织转至潮霉素浓度为10 mg/L的筛选培养基上,继代筛选3轮,每轮3周;得到的抗性愈伤组织在含有潮霉素浓度为3 mg/L的分化培养基上进行分化,R18-599获得30株再生植株,齐319获得18株再生植株。经PCR鉴定后共得到7株转化抗性植株(4株R18-599、3株齐319)。经PCR-Southern及RT-PCR检测结果表明,ssu-G₂-aroA基因已稳定整合到了玉米基因组中,并在RNA水平上得到表达。     

稻曲病的接种方法及其效果初探

在水稻孕穗期于傍晚用注射法人工接种培养的稻曲病菌,发现病菌菌丝碎段与孢子混合可引起水稻严重发病,最高穗发病率可达100%,最多穗病粒数达106粒,最大病情指数达85.5。不同菌株引发的病情差异很大;病菌在不同品种上引发的病情也差异悬殊;病情指数与穗发病率之间及病情指数与穗平均病粒数之间存在高度相关。初步发现菌株 品种之间存在专化互作现象。     

实时荧光定量PCR筛选稻曲病菌内参基因

 通过实时定量PCR分析了稻曲病菌中5个传统内参基因18S rRNA、GAPDH、ubiquitin、β actin、α tubulin的mRNA差异表达情况,并利用geNorm软件分析了它们在4个发育时期和NaCl胁迫处理中的表达稳定性。结果表明,在菌龄为7 d、8 d、9 d、10 d的稻曲病菌中,α tubulin 2和β actin表达稳定;在0.4 mol/L  NaCl溶液处理0 h、4 h、8 h、12 h、16 h后,β actin和α tubulin 2表达稳定。因此,当利用荧光定量PCR分析比较稻曲病菌基因表达差异时,可选择α tubulin和β actin作为内参基因。     

利用重组自交系分析水稻稻曲病抗性位点及效应

利用157个家系组成的大关稻/IR28重组自交系群体,采用高效引发稻曲病人工接种方法,以病情指数作为稻曲病的表型值,鉴定了亲本及157个重组自交系群体对水稻稻曲病的抗性。利用QTL Cartographer 软件,对水稻稻曲病抗性基因进行检测分析。检测到qFsr1、qFsr4、qFsr10、qFsr11和qFsr12共 5个QTL位点,分别位于第1、4、10、11和12染色体上,贡献率为9.8%~22.5%。根据抗性位点加性效应方向,在qFsr1、qFsr10、qFsr11和qFsr12位点上,亲本IR28存在抗稻曲病的增效等位基因,大关稻具有减效等位基因;而qFsr4位点抗性效应来源于大关稻。