致病疫霉诱导的马铃薯酵母双杂交文库构建及无毒蛋白PiAVR3b寄主靶标筛选

致病疫霉是引起番茄、马铃薯晚疫病的植物病原卵菌,其分泌的效应蛋白在抑制寄主免疫方面发挥重要功能。鉴定效应蛋白的寄主靶标对研究植物与病原菌互作具有重要意义。本研究构建了高效马铃薯酵母双杂交cDNA文库,并通过筛选致病疫霉无毒蛋白PiAVR3b的互作蛋白来评价构建文库质量。分别提取接种致病疫霉后24 h和48 h的马铃薯栽培种‘合作88’叶片RNA,等量混合后构建cDNA文库。次级文库容量为1.6×10~7 cfu/mL,重组率为100%,插入片段平均在1 000 bp以上。以PiAVR3b为诱饵,通过酵母双杂交筛选初步获得10个候选靶标蛋白。经点对点验证,进一步确定了4个与PiAVR3b互作的靶标蛋白,分别是马铃薯MYB-like蛋白、线粒体外膜孔蛋白、碳分解代谢抑制蛋白、肽基脯氨酰异构酶。本研究构建的酵母双杂交文库为致病疫霉效应蛋白靶标筛选及植物与病原菌互作研究奠定了基础。     

利用酵母双杂交筛选与马铃薯Y病毒CKVNP互作的寄主蛋白

 马铃薯Y病毒坏死株系(Potato virus Y necrosis strain,PVY^N)侵染烟草后烟草表现叶脉坏死症状,但其致病的分子机制,特别是与病毒互作的宿主蛋白研究鲜有报道。PVY^N(JQ971975)的CKVNP编码区(CI-6K2-VPg-NIa-Pro区域,核苷酸5 540-6 491)与烟草表现叶脉坏死症状相关,研究其与寄主间的分子互作有助于揭示病毒侵染致烟草表现叶脉坏死症状的分子机制。本文将PVY^N的CKVNP编码区定向克隆到含有DNA结合功能域(DNA-binding Domain,BD)载体上,构建与激活功能域(Activation Domain,AD)融合表达的烟草cDNA文库,用CKVNP为诱饵筛选文库寻找与其互作的寄主因子。结果表明:诱饵质粒插入的CKVNP编码区可读框和氨基酸序列均正确,对酵母菌株无自主激活能力;烟草cDNA文库容量为7.0×10⁶ CFU/mL,且插入片段平均大小在1.0 kb以上,质量符合筛选要求;经过筛选和共转化回转验证,有94个候选基因与CKVNP在酵母中互作。挑选22个酵母质粒进行测序得到这些基因的cDNA序列,BLAST分析结果表明,这些基因共编码14种蛋白。     

利用酵母双杂交技术筛选与苹果褪绿叶斑病毒运动蛋白互作的西方烟蛋白

苹果褪绿叶斑病毒(apple chlorotic leaf spot virus, ACLSV)是蔷薇科果树上的一种重要病毒,其致病机制尚不清楚。以具有基因沉默抑制子功能的运动蛋白(movement protein, MP)为诱饵,利用酵母双杂交技术筛选与其互作的西方烟37B(Nicotiana occidentalis 37B)蛋白。构建了库容量为9.6×10⁶ CFU、平均插入片段>1 kb的西方烟cDNA文库,从中筛选到15种蛋白,涉及植物光合作用、ATP合成代谢、过氧化物代谢、氨基酸代谢、抗逆等过程,可为解析ACLSV的致病机制提供依据和方向。     

用酵母双杂交筛选与南瓜蚜传黄化病毒MP互作的寄主因子

植物病毒编码的移动蛋白(movement protein,MP)介导病毒在寄主体内的移动,研究其与寄主间的分子互作有助于揭示病毒侵染过程中的分子机制。将南瓜蚜传黄化病毒Cucurbit aphid-borne yellows virus(CABYV)MP基因定向克隆到含有DNA结合功能域(DNA-binding domain,BD)载体上,并构建与激活功能域(activation domain,AD)融合表达的西瓜茎叶cDNA文库,然后用MP为诱饵筛选文库寻找与其互作的寄主因子。结果表明,诱饵质粒插入的MP基因可读框和氨基酸序列均正确,对酵母菌株AH109和Y187没有自主激活能力;文库滴度为2.94×106CFU/mL,且大多数插入片段在700bp以上,质量符合筛选要求;经过筛选和共转化回转验证,有48个候选阳性克隆与MP在酵母中互作。测序得到这些克隆的cDNA序列,BLAST分析结果表明,这些克隆共编码12种蛋白。     

酵母双杂交BBTV DNA2 ORF诱饵质粒构建及其互作蛋白筛选

 香蕉束顶病毒DNA2组分编码蛋白的功能尚不清楚,为了揭示其编码蛋白的功能,以本实验室保存的BBTV Haikou4分离物总DNA为模板进行PCR扩增,利用Gateway重组技术将BBTV DNA2 ORF构建到酵母双杂交系统(ProQuest^TM Two-Hybrid System, Invitrogen)的诱饵载体pDEST-32中,并通过酵母表型验证、诱饵质粒毒性验证以及自激活验证。结果显示,转有pDEST32-DNA2 ORF质粒的MaV203酵母菌具有弱的自激活背景,在3-AT 浓度为25 mmol/L的SeC-Leu-Trp-His平板上生长较弱,但在3-AT 浓度为50 mmol/L SeC-Leu-Trp-His 平板上不生长,表明诱饵质粒背景自激活可被浓度为50 mmol/L的3-AT 所抑制。在该条件下共转pDEST32-DNA2 ORF和文库质粒到MaV203感受态细胞进行互作蛋白筛选,通过PCR和测序等手段最终鉴定35个候选蛋白基因,分别编码转录调控因子、生长发育相关蛋白、代谢相关蛋白、抗逆相关蛋白和未知蛋白等。酵母双杂交BBTV DNA2 ORF诱饵质粒的构建及其与寄主互作蛋白的筛选,为揭示DNA2组分的蛋白功能提供了科学线索。     

基于酵母双杂交系统筛选灰飞虱体内与大麦黄条点花叶病毒核衣壳蛋白互作的蛋白质

 为了获取影响大麦黄条点花叶病毒(BYSMV)在灰飞虱体内增殖、积累和传播的相关介体因子,本研究利用分离泛素酵母双杂交膜系统,以BYSMV核衣壳蛋白(N)为诱饵对灰飞虱cDNA文库进行了筛选。 将BYSMV N基因构建到诱饵载体pDHB1上进行表达检测和功能验证,结果表明重组载体pDHB1-N能在酵母内正常表达并行使功能。利用诱饵载体筛选pPR3-N空文库对文库筛选条件进行优化,确定3-氨基-1,2,4-三唑(3-AT)浓度为12 mmol·L^-1的QDO平板为筛选文库培养基条件,去除可能存在的轻微筛库背景。在此筛选条件下以诱饵载体从灰飞虱cDNA文库中筛选得到57个阳性克隆,序列比对结果表明这些阳性克隆编码17种候选蛋白,包括表皮蛋白、泛素B、核糖体膜相关蛋白、细胞色素b5以及海藻糖转运蛋白等。 经酵母双杂交共转验证和β-半乳糖苷酶检测进一步确认了这17个候选蛋白与BYSMV N发生互作。本研究成功从灰飞虱分离泛素酵母双杂交膜系统cDNA文库筛选到与BYSMV N互作的蛋白质,为进一步探索弹状病毒与介体昆虫的分子互作机制奠定了基础。     

利用酵母双杂交筛选与小麦黄花叶病毒P1互作的寄主蛋白

正小麦黄花叶病是我国冬小麦上重要的病毒病害之一,自20世纪90年代以来,每年发生面积都在66万hm~2以上,一般减产10%~30%,严重的达70%以上。该病害在我国河南、江苏、山东、安徽、陕西、湖北、四川等省均有分布,并且呈逐年蔓延趋     

几种不同来源的苎麻疫霉菌在棉花上的致病力测定

用菌丝块创伤接种测定分离自棉苗、棉铃、苎麻和构树上的苎麻疫霉菌对棉花致病力，结果表明来源于不同寄主的苎麻疫霉菌对棉苗和棉铃的致病力存在明显的分化。来自棉花（棉苗和棉铃）的菌株致病力较强，来自苎麻和构树的菌株对棉苗和棉铃的致病力较弱。来自棉花上的不同苎麻疫霉菌株对棉苗的致病力存在一定的差异，但对棉铃的致病力差异不明显。     

马铃薯与致病疫霉互作研究进展与展望

马铃薯是重要的粮食作物, 由致病疫霉侵染引发的晚疫病长期严重制约马铃薯产业的健康发展, 因此, 国内外均将马铃薯晚疫病列为重大病害。目前, 抗病品种选育栽培、晚疫病预测预报和化学防治等相结合的晚疫病综合防治手段已得到普遍推广, 但晚疫病局部大流行在全世界范围内仍时有发生, 给粮食安全和生态安全带来巨大挑战。本文回顾了我国晚疫病的部分研究历史, 集中关注致病疫霉与寄主的互作机制领域, 梳理了近年来关于致病疫霉侵入机理、效应蛋白毒力功能、病原菌变异规律、马铃薯抗病机理等方面的重要研究结果并展望未来主要的研究方向, 以期为晚疫病基础研究和防治技术革新提供参考。     

利用酵母双杂交系统筛选与草莓镶脉病毒移动蛋白P1互作的寄主因子

 构建感染草莓镶脉病毒(SVBV)森林草莓的酵母cDNA文库,利用酵母双杂交系统,筛选出与SVBV P1蛋白互作的15种寄主因子。生物信息学分析发现,这15种寄主因子参与茉莉酸途径、泛素化、光合作用、抗病抗逆、蛋白修饰、蛋白运输和氧化还原等多种生物过程。另外,这些寄主因子还具有其他分子功能,包括氧化还原酶活性、蛋白二硫化物异构酶活性和金属离子结合活性等。本研究初步探讨了P1与寄主因子的互作机理,为揭示SVBV侵染森林草莓以及SVBV在寄主中扩展的分子机制提供理论依据。     

辣椒疫霉侵染拟南芥的酵母双杂交cDNA文库构建及其应用

正辣椒疫霉(Phytophthora capsici)是一种重要的植物病原卵菌,其寄主范围较广,可引起辣椒、番茄、黄瓜、南瓜等多种重要蔬菜作物的疫病。辣椒疫病是一种毁灭性病害,在田间发病经常造成幼苗猝倒、茎秆枯死和果实腐烂,危害相当严重,每年给全世界蔬菜产业造成的损失就高达10亿美元~([1])。辣椒疫病1918年在美国首次发生,之后在世界范围内迅速扩展。20世纪50年代我国最早在江苏     

马铃薯晚疫病菌效应子PITG_16427.2的基因序列分析及功能验证

 马铃薯晚疫病的病原是致病疫霉菌(Phytophthora infestans),该病原菌在侵染马铃薯过程中分泌大量RxLR型效应子,但目前绝大多数RxLR效应子的功能和作用机制尚不明确。本研究成功克隆了致病疫霉菌的一个RxLR效应子PITG_16427.2,在本氏烟中瞬时表达PITG_16427.2,发现该效应子能够抑制6种激发子(INF1、PsojNIP、BAX、SIF2、Avh238、Avh241)激发的植物免疫反应。进一步研究发现,效应子PITG_16427.2在晚疫病菌侵染马铃薯早期上调表达。在15个致病疫霉菌株和3个同属菌株中克隆该基因,克隆到氨基酸序列一致性超过93%的同源基因,这些同源基因均能在本氏烟中抑制INF1和Avh241引起的HR,揭示了该效应子在病原卵菌中序列和功能的高度保守性。在本氏烟和马铃薯感病品种Désirée中瞬时表达PITG_16427.2,发现该效应子能够显著促进晚疫病菌的侵染。通过qRT-PCR方法检测发现,乙烯信号的相关基因ERF1显著上调,而水杨酸信号相关基因PR1b显著下调,表明PITG_16427.2在晚疫病菌侵染过程中可抑制寄主的SA信号途径,促进晚疫病菌侵染。因此,RxLR型效应子PITG_16427.2是致病疫霉菌中一个重要的侵染致病因子。     

利用酵母双杂交膜系统筛选与小麦蓝矮植原体免疫膜蛋白互作的异沙叶蝉蛋白

In order to investigate interactive proteins in leafhopper (Psammotettix alienus L.) with WBD phytoplasma, the protein interaction analysis was performed by using WBD phytoplasma IMP (immunodominant membrane protein) as bait protein to screen a cDNA library of leafhopper using a split-ubiquitin yeast membrane system. Through the screening test, 30 clones were obtained from the cDNA library and 8 proteins were identified by searching against NCBI database, such as tubulin, peptidyl-prolyl cis-trans isomerase, Cdc42 protein, ribosomal proteins and ATP-F0 subunit protein, etc. The interactions between IMP and 8 putative proteins were further confirmed by co-transformation and β- Galactosidase assays. This study could be useful for understanding the molecular interaction mechanism between WBD phytoplasma and insect vector and the specificity of transmission.     

利用酵母双杂交膜系统筛选与小麦蓝矮植原体免疫膜蛋白互作的异沙叶蝉蛋白

正小麦蓝矮病(Wheat blue dwarf,WBD)是我国西北麦区一种重要植原体病害,在我国西部地区危害严重。该病害由异沙叶蝉(Psammotettix alienus L.)专化性传播,介体传毒成为病害流行的重要中心环节[1]。本实验室前期通过免疫荧光标记研究发现WBD植原体免疫膜蛋白(immunodominant membrane protein, IMP)与介体异沙叶蝉肌动蛋白互作,说明IMP在植原体传播和致病过程中起关键作用。     

致病疫霉对缬菌胺抗性突变体生物学特性及抗性风险量化评估

 通过研究致病疫霉对缬菌胺抗性突变体的生物学特性,评估致病疫霉对缬菌胺产生抗性的风险。采用菌丝生长速率法检测田间菌株对缬菌胺的敏感性;通过比较抗性突变体在无药条件下继代培养前后对缬菌胺的敏感性来确定其抗性稳定性;采用离体叶片法测定抗性突变体及其亲本敏感菌株的适合度和竞争力;通过量化7个基本抗性因素的风险值评估致病疫霉对缬菌胺的基本抗性风险。结果表明:在2018年从内蒙、河北、贵州、四川、黑龙江等五省(自治区)采集分离的153个菌株和2019年从河北、内蒙采集分离的40个菌株中低抗菌株分别占31.4%和35.0%,敏感菌株分别占68.6%和65.0%,抗性指数均为0.34,抗性倍数分别为1.5和2.1,未发现中抗和高抗菌株;8个抗性突变体在无药条件下继代培养10代后,少数抗性突变体的抗药性不能稳定遗传;6个抗性突变体的适合度均显著低于其亲本敏感菌株;4个抗性突变体与其亲本菌株的孢子囊不同比率混合物分别在离体叶片上继代培养1、3、7代的抗性频率显著低于初始抗性频率或与初始抗性频率无显著差异;致病疫霉对缬菌胺7个基本抗性因素的风险值之和为9,推测致病疫霉对缬菌胺的基本抗性风险为低至中等。建议加强致病疫霉菌群体对缬菌胺的抗性监测,将缬菌胺与不同作用机理的杀菌剂交替或混合使用,以延缓抗药性产生和发展。