凸脐蠕孢菌玉米、高粱专化型的细胞壁降解酶活性及基因表达分析

为探明玉米专化型和高粱专化型凸脐蠕孢菌的细胞壁降解酶在致病过程中的作用,采用酶活性检测方法测定了2种专化型的细胞壁降解酶活性,并检测了相关基因的表达。结果表明:高粱专化型凸脐蠕孢菌的聚甲基半乳糖醛酸酶(PMG)活性为115.84 U/mg,略高于玉米专化型;玉米专化型的多聚半乳糖醛酸酶(PG)和纤维素酶(Cx)的活性分别为151.76 U/mg和168.53 U/mg,略高于高粱专化型;且同一种专化型菌株的细胞壁降解酶活性存在差异。2种专化型的细胞壁降解酶基因表达量存在差异,Cx基因在2种专化型互作过程中均随病程的延长而大幅度上调表达;高粱专化型的PG基因随病程的延长大幅度上调表达,而玉米专化型的PG基因随病程的延长上调表达量有所下降;高粱专化型的PMG基因随病程的延长大幅度上调表达,而玉米专化型的PMG基因随病程的延长下调表达。推测产酶能力、基因表达和基因时间表达的差异可能是引起凸脐蠕孢菌专化型致病专化性的诱因之一。     

球孢白僵菌对松墨天牛的致病力及其与花绒寄甲的相容性

为探明昆虫病原真菌球孢白僵菌Beauveria bassiana与天敌昆虫花绒寄甲Dastarcus helophoroides的相容性,观察4株球孢白僵菌菌株的生长性状、产孢量以及孢子萌发率,并选用Bb3275和Bb202菌株测定其对松墨天牛Monochamus alternatus的致病力以及对花绒寄甲的毒力;同时在模拟环境条件下,分别用Bb3275和Bb202菌株的孢子悬浮液先侵染松墨天牛幼虫,再按1∶1比例将花绒寄甲与受侵染的松墨天牛置于同一环境下饲养,观察花绒寄甲的死亡率。结果显示,孢子悬浮液浓度为1×10⁶孢子/mL至1×10⁸孢子/mL时,Bb3275菌株和Bb202菌株对松墨天牛幼虫和成虫的致病力与对照组相比均有显著差异;经4种浓度Bb3275和Bb202菌株侵染花绒寄甲幼虫和成虫15 d后,仅在高浓度1×10⁸孢子/mL时表现出轻微致死作用,但花绒寄甲的存活率均高于85.00%;模拟条件下,松墨天牛幼虫校正死亡率均在80.00%以上,而同环境下花绒寄甲幼虫和成虫均表现出良好的活力,且侵染率为0。表明球孢白僵菌和花绒寄甲之间具有很好的相容性,可以同时应用于松墨天牛的生物防治。     

南方根结线虫MiV901基因在拟南芥中的异源表达及其表型分析

为明确南方根结线虫Meloidogyne incognita效应蛋白MiV901在其寄生过程中的生物学功能,通过构建MiV901基因的植物表达载体,利用根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导的花序浸染法将其转化拟南芥Arabidopsis thaliana,并采用室内人工接种法测定转基因植株对灰葡萄孢 Botrytis cinerea侵染及南方根结线虫寄生的影响。结果显示：经Southern blot检测,MiV901基因以不同的拷贝数插入到转基因拟南芥株系901-6、901-8和901-12的基因组中,且qPCR检测结果证实 MiV901基因能够正常表达。3个转基因拟南芥株系901-6、901-8和901-12叶部接种灰葡萄孢3 d后,叶片上形成的病斑平均直径分别为1.00、1.06、1.05 cm,比野生型对照扩大了9.9%~16.5%。相比野生型对照,转基因拟南芥株系901-12、901-6和901-8接种南方根结线虫2龄幼虫后根系上产生了更多的雌虫和卵块,雌虫数分别显著增加了45.4%、34.4%和23.7%,卵块数分别显著增加了51.2%、 46.3%和31.7%。表明异源表达MiV901基因能够抑制植物免疫,增加拟南芥对灰葡萄孢和南方根结线虫侵染的敏感性。     

FgLEU1在禾谷镰刀菌亮氨酸生物合成及产毒致病中起关键作用

为挖掘新型药剂的潜在靶标,利用靶向基因敲除和互补技术研究赤霉病病原菌禾谷镰刀菌Fusarium graminearum中必需氨基酸亮氨酸合成酶编码基因FgLEU1的功能,并测定禾谷镰刀菌的生物学表型。结果表明,FgLEU1编码亮氨酸合成途径中的3-异丙基苹果酸脱水酶,其敲除突变体表现亮氨酸营养缺陷。生物学表型测定结果显示,与野生型菌株相比,FgLEU1敲除突变体的产孢量和孢子萌发率显著下降,产孢量仅为野生型菌株的20.96%,培养4 h后孢子萌发率下降了49.45%,且合成脱氧雪腐镰刀烯醇（呕吐毒素）能力丧失,在麦穗上的致病力下降,仅能侵染接种小穗,赤霉病症状不能扩展。外源添加一定量的亮氨酸、FgLeu1催化产物或导入含启动子的全长FgLEU1基因可以恢复敲除突变体表型缺陷。表明FgLEU1基因在禾谷镰刀菌亮氨酸合成、菌丝孢子形成及产毒致病过程中发挥着重要作用,可作为新型安全杀菌剂的潜在研发靶标,用于持续有效控制麦类赤霉病和镰刀菌毒素。     

大丽轮枝菌效应蛋白VdSRP2的功能分析

为明确效应蛋白VdSRP2在大丽轮枝菌Verticillium dahliae中的生物学功能,从大丽轮枝菌落叶型菌株V592中克隆VdSRP2基因并进行生物信息学分析,利用酵母转化酶分泌系统对其信号肽活性进行测定,采用实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qPCR)技术分析VdSRP2基因在大丽轮枝菌中的表达模式,并以V592菌株为材料获得VdSRP2基因的敲除突变体和过表达体菌株,通过表型分析和致病性测定确定VdSRP2基因的生物学功能。结果显示,VdSRP2基因编码232个氨基酸,含有5个半胱氨酸残基,N-端信号肽具有分泌活性,为真菌的典型效应蛋白;VdSRP2基因主要在大丽轮枝菌菌丝和微菌核中表达,其中经棉花根系诱导培养24 h时表达量最高;与野生型菌株V592相比,VdSRP2基因敲除导致大丽轮枝菌的产孢量和孢子萌发率显著下降,不能形成微菌核,对棉花的致病力明显减弱;但VdSRP2基因敲除不影响大丽轮枝菌的穿透能力;VdSRP2基因在本氏烟和棉花叶片瞬时表达不会诱导细胞死亡。表明VdSRP2是大丽轮枝菌微菌核形成必需...     

疏水表面诱导橡胶树炭疽菌侵染结构的发育分化过程

为了解橡胶树2种炭疽病菌的侵染结构发育分化过程,采用平板菌落生长速率法测定了3株胶孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides和3株尖孢炭疽菌C.acutatum的菌丝生长速率,测量其分生孢子大小,显微观察2种炭疽菌在疏水表面诱导下侵染结构的发育分化过程。结果表明,胶孢炭疽菌菌丝生长速率为0.96~1.36 cm/d,显著高于尖孢炭疽菌的菌丝生长速率0.72~0.89 cm/d,但二者分生孢子大小无显著差异。在疏水表面诱导下,2种炭疽菌分生孢子在接种2~6 h后开始萌发,12 h孢子萌发率为71.70%~88.05%,13~16 h开始分化附着胞,24 h附着胞形成率为48.99%~70.74%,36 h菌丝诱发形成大量附着枝,48 h后分生孢子产生的次生菌丝也可诱发形成附着枝,附着枝呈圆形、姜瓣形、梨形或不规则形。分生孢子极易产生,可在菌丝顶端成簇或菌丝侧面排列产生,也可由分生孢子形成的芽管产生,或在芽管分化附着胞过程分枝形成分生孢子;附着胞多着生于芽管顶端,少数附着胞顶端可继续萌发类似短芽管结构,再次分化形成可黑色化的次级附着胞。表明橡胶树2种炭疽菌不同菌株间分生孢子萌发时间、孢子萌发率、附着胞形成时间和形成率有一定差异,但种间无明显差异;橡胶树炭疽菌分生孢子极易形成,在疏水表面容易分化形成附着胞和附着枝,说明具有极强的适生性。     

玉米大斑病菌两性交配型菌株的出现频率及其育性分析

玉米大斑病菌属于异宗配合真菌,在自然界中存在A、a交配型菌株和Aa两性交配型菌株,为明确两性菌株的出现频率及其对有性生殖的影响,采用有性态诱导和交配型PCR鉴定的方法,对2011—2014年采集的野生菌株及室内诱导产生的有性杂交后代F1、F2代进行交配型组成鉴定,通过检测两性菌株子囊壳和子囊孢子的发育情况明确其有性生殖能力,结合RT-PCR技术对有性生殖过程中MAT1和MAT2基因的表达情况进行分析。结果表明,野生菌株和有性杂交后代中均存在两性交配型菌株,且出现频率相当,介于2.09%和6.25%之间;Aa两性菌株的育性与杂交时对应菌株的交配型组成相关,两性菌株与A交配型菌株或a交配型菌株杂交均可育,能产生成熟的子囊壳和子囊孢子,但其自交时败育,只产生子囊壳,不产生子囊孢子。两性菌株Aa自交和两性菌株Aa与A交配型或与a交配型菌株杂交时,Aa菌株中MAT1和MAT2基因表达量无明显差异,推测MAT基因在有性生殖产生子囊壳的过程中发挥了重要作用。     

植物内生枯草芽孢杆菌Em7菌株对葡萄灰霉病菌的抑菌活性

通过室内皿内对峙抑菌试验、分生孢子萌发抑制试验、离体果实接种试验以及电镜技术,研究测定了分离自小麦根部的植物内生枯草芽孢杆菌Em7菌液对葡萄灰霉病菌Botrytiscinerea Pers.的抑制作用及抑菌机理。结果表明:用Em7菌液处理葡萄灰霉病菌后,在PDA培养基上形成了明显的抑菌圈,直径达2.81 cm;菌液对分生孢子萌发的抑制率达到88.65%;经Em7菌液处理后,离体果实病情指数明显低于空白对照,相对防治效果达到78.92%。电镜观察发现,处理组菌丝生长异常,体表凹凸不平,局部膨大成结或缢缩,分枝变多,菌丝体内液泡增多,细胞壁增厚,细胞膜透性发生变化。表明植物内生枯草芽孢杆菌Em7菌株对葡萄灰霉病菌有良好的抑制作用,并且可以有效控制葡萄灰霉病的发生。     

向日葵3个谷胱甘肽-S-转移酶GST基因的克隆及表达模式分析

从向日葵转录组测序结果中获得了3个对盐胁迫有响应的谷胱甘肽-S-转移酶（GST,EC2.5.1.18）GST基因,构建了系统进化树并进行分析,得知这3个基因属于Tau型GST,并将它们命名为HaGSTU26（HanXRQChr04g0127901）、HaGSTU8（HanXRQChr06g0177581）、HaGSTU27（HanXRQChr10g0316331）,然后以向日葵Sk02R为试验材料,克隆这3个基因,并进行了不同组织和不同胁迫条件下的表达分析。序列分析表明：HaGSTU26基因组为1674bp,CDS（编码蛋白序列）长666bp,编码221个氨基酸,由2个外显子和1个内含子组成;HaGSTU8基因组为2271bp,CDS长654bp,编码217个氨基酸,由2个外显子和1个内含子组成; HaGSTU27基因组为663bp,CDS长663bp,编码220个氨基酸,由1个外显子组成。实时荧光定量PCR分析表明：向日葵HaGSTU26、HaGSTU8、HaGSTU27基因在不同组织（根、幼叶、成熟叶、茎、幼茎、苞叶）中表达量不同,其中,HaGSTU26基因和HaGSTU27基因在根中表达量最高,而HaGSTU8基因在苞叶中表达量最高,但这3个基因均在成熟茎中的表达量最低。在不同胁迫条件下,测定这3个基因在向日葵幼苗中的表达量,结果表明在盐及ABA胁迫下,基因表达量均随着处理时间的增加而呈现先增加后下降的趋势。其中,在盐胁迫下,HaGSTU26基因在12 h后相对表达量最高,HaGSTU8及HaGSTU27基因表达量在3h后相对表达量最高。在ABA胁迫后,HaGSTU26及HaGSTU27基因表达量在12 h后相对表达量最高,HaGSTU8在24 h后相对表达量最高。在冷胁迫下,HaGSTU26和HaGSTU27基因上调表达,它们分别在3、24 h后相对表达量最高,HaGSTU8基因下调表达,其相对表达量随处理时间的延长呈现逐渐减少的趋势。在热胁迫条件下,这3个基因的相对表达量随着胁迫时间的延长而增加,均在24 h后表达量最高。以上结果说明这3个基因对不同非生物胁迫（盐、ABA、冷、热胁迫）均有响应。     

西瓜噬酸菌hflX基因功能分析

为明确GTP结合蛋白基因hflX在西瓜噬酸菌Acidovorax citrulli中的功能尤其是对该菌致病力的影响,以西瓜噬酸菌Aac5菌株为材料获得hflX基因的缺失突变菌株及互补菌株,通过对致病力等表型以及相关基因表达量的测定初步探究西瓜噬酸菌hflX基因的功能。结果显示,同野生型菌株Aac5相比,缺失突变菌株的致病力显著下降,III型分泌系统基因hrpG和hrpE的表达量显著下调,仅为野生型菌株表达量的54.99%和27.39%;hflX基因的缺失并未影响其引起烟草过敏性坏死反应的能力;但缺失突变菌株的运动能力显著下降,鞭毛基因fliR和fliC的表达量显著下调,仅分别为野生型菌株的37.04%和29.68%。此外,缺失突变菌株的生物膜形成能力相较于野生型菌株显著增强了26.32%,同时,其体外生长能力也有所增强。表明hflX基因可能通过调控III型分泌系统基因hrpG和hrpE、鞭毛基因fliR和fliC的表达以及运动能力来影响西瓜噬酸菌Aac5菌株的致病力。     

Artificial infection of Vaccinium vitis-idaea L. and defence responses to Exobasidium species

An inoculation method for Exobasidium splendidum and Exobasidium vaccinii was developed on the dwarf shrub Vaccinium vitis-idaea. Using inoculated ramets, we investigated whether there are differences between V. vitis-idaea populations in the susceptibility to Exobasidium infections and whether the defence reaction of V. vitis-idaea is visible at a molecular level. Sixteen V. vitis-idaea clones from four populations were propagated in tissue cultures and the ramets were inoculated with E. splendidum or E. vaccinii fungi. The expression of three flavonoid biosynthetic genes (chalcone synthase, dihydroflavonol 4-reductase and anthocyanidin synthase) and the accumulation of flavonoids and hydroxycinnamic acids were determined in response to E. splendidum infection. A pathogenesis-related (PR 4) gene was isolated and its expression was studied in host ramet leaves. To our knowledge, this was the first successful artificial infection reported with E. splendidum. Disease frequencies of the inoculated ramets were between 32% and 47% for E. splendidum and 33% for E. vaccinii, but below 10% in uninoculated control ramets. There were no differences in disease frequencies between V. vitis-idaea populations. Both symptomatic leaves and healthy leaves of diseased ramets showed activation of flavonoid biosynthesis at the gene level, whereas expression of PR 4 was observed only in symptomatic leaves. The increase of flavonoid biosynthesis in healthy leaves of diseased ramets may represent a general response to stress or a role in defence against the pathogen E. splendidium. Ability of V. vitis-idaea to defend chemically against Exobasidium fungi and the heterogeneity of genotypes, age, size, and growth rates in host plant populations might be reasons for the low infection incidence of Exobasidia in nature.     

烟蚜热激蛋白Hsp90基因的克隆及在UV-B胁迫下的表达分析

为探讨UV-B胁迫对烟蚜Myzus persicae热激蛋白Hsp90基因表达量的影响,采用RT-PCR与RACE技术克隆了烟蚜热激蛋白Hsp90基因的全长,并对其进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR技术研究了烟蚜Hsp90基因在不同时长UV-B胁迫下的表达量变化。结果表明,烟蚜Hsp90基因的cDNA全长为2 670 bp,编码728个氨基酸,编码蛋白质的相对分子量为82.6 kD,等电点为4.95,获得的氨基酸序列具有Hsp90蛋白家族的1个签名序列及C末端MEEVD基序,推测其属于胞质型热激蛋白。系统进化树结果显示,烟蚜Hsp90与其它昆虫Hsp90具有很高的相似性。实时荧光定量PCR结果表明,不同时长UV-B胁迫下烟蚜Hsp90均有表达,随着照射时间延长,Hsp90表达量表现为先上升后下降的趋势;与对照相比,照射时间为15、30、60、90和120 min时,Hsp90表达量均显著升高,且在60 min时Hsp90表达量达最大,是对照组的2.05倍。表明Hsp90基因在不同时长UV-B胁迫下差异表达,在烟蚜适应紫外胁迫的分子机制中具有重要作用。     

苹果树腐烂病菌VmMFS1~VmMFS3基因的功能分析

为绿色持久防控苹果树腐烂病,该研究分析苹果树腐烂病菌Valsa mali的3个主要协同转运蛋白超家族（major facilitator superfamily,MFS）编码基因的氨基酸序列特征,利用实时荧光定量PCR （quantitative real-time PCR,RT-qPCR）技术分析这3个基因在苹果树腐烂病菌侵染阶段的表达水平,通过构建这3个基因的缺失突变体和回补菌株分析其在病原菌营养生长、致病力和非生物胁迫应答等方面的功能。结果表明,这3个基因的氨基酸序列均具有MFS保守结构域,将其命名为VmMFS1~VmMFS3; VmMFS1和VmMFS2的进化距离较近,均与VmMFS3的进化距离较远;在苹果树腐烂病菌侵染过程中VmMFS1~VmMFS3基因表达均显著上调;与野生型03-8菌株相比,VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体的菌落形态无明显差异,但生长速度下降; VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体的致病力均显著降低; VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体对H₂O₂胁迫的敏感性无明显变化,但对NaCl胁迫更敏感;基因回补后基因缺失突变体的表型缺陷能恢复到野生型菌株的水平。     

西藏小麦条锈菌群体结构与遗传多样性

为查明西藏小麦条锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici群体结构和遗传多样性,采用中国鉴别寄主和近等基因系鉴别寄主,以及竞争性等位基因特异性PCR-单核苷酸多态性（kompetitive al-lele specific PCR-single nucleotide polymorphism,KASP-SNP）分子标记对2017年采自西藏的150个小麦条锈菌菌系分别进行表型分析和基因型分析。表型分析结果显示,中国鉴别寄主将150个菌系区分为 12 个已知小种、6 个已知致病类型和 13 个未知致病类型,所有菌系均不能侵染中四和Triticum spelta album鉴别寄主。近等基因系鉴别寄主将150个菌系区分为88个毒性类型,这些毒性类型均不侵染携带抗性基因Yr5、Yr10或Yr15的品种。基因型分析结果显示,26对引物将150个菌系划分为73个基因型,表明西藏小麦条锈菌群体基因型丰富。基因流分析结果表明,波密县与洛扎县小麦条锈菌亚群体之间的基因流N_m最高,达5.86,米林县西部与波密县、洛扎县、巴宜县、米林县东部条锈菌亚群体之间的N_m较低,分别为0.25、0.34、0.42和0.67,表明西藏不同地区条锈菌群体之间基因交流强度差异较大。说明西藏作为我国小麦条锈病的独立流行区,条锈菌群体毒性结构复杂,遗传多样性高。     

Pathogenesis-related gene expression in rice is correlated with developmentally controlled Xa21-mediated resistance against Xanthomonas oryzae pv. oryzae

Disease resistance mediated by the resistance gene Xa21 is developmentally controlled in rice. We examined the relationship between Pathogenesis Related (PR) defense gene expression and Xa21-mediated developmental disease resistance induced by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). OsPR1a, OsPR1b, and OsPR1c genes were cloned and their induction was analyzed, in addition to the OsPR10a gene, at the juvenile and adult stages in response to a wildtype Xoo strain that induces a resistance response (incompatible interaction) and an isogenic mutant Xoo strain that does not (compatible interaction). We found that the adult stage leaves are more competent to express these OsPR1 genes and that the Xa21 locus is required for the highest levels of induction.     

MPK4甲基化调控水杨酸信号介导的拟南芥对齐整小核菌菌株SC64的抗性机制

为提升齐整小核菌Sclerotium rolfsii菌株SC64作为生物除草剂的应用潜力，解析植物对其的防御机制，通过比较6种生态型拟南芥Arabidopsis thaliana(Col-0、Ms-0、Gr-1、Se-0、Tu-0和Wa-1)被菌株SC64侵染后病理特征、茎秆木质素水平以及抗病相关基因表达的差异，筛选出抗性最高和抗性最弱的典型生态型拟南芥，通过施加0.1 mmol/L外源水杨酸来验证其在拟南芥防御菌株SC64侵染过程中对木质素代谢及病理的调节作用，并比较分析6种生态型拟南芥水杨酸上游调控通路基因MPK4启动子区域的甲基化差异。结果显示，6种生态拟南芥中Col-0的木质素化程度最高，被菌株SC64侵染时木质素代谢通路基因CAD4和PAL3表达上调最显著，与其抗病能力最强相吻合，而Ms-0的病理表型和抗病能力最弱。外源水杨酸预处理使具典型抗性的生态型拟南芥Col-0受菌株SC64侵染后发病程度加重，木质素化程度减弱，同时木质素代谢通路基因MYB46、LAC17、PAL3和CAD4被菌株SC64侵染后的表达上调程度均显著减弱。另外，6种生态型拟南芥MPK4基因启动子区域CHH...     

苹果树腐烂病菌染色质重塑因子Vmles4的功能研究

染色质重塑因子INO80是一类由多亚基构成的遗传学调控因子，调控多种DNA代谢，在基因的表达中发挥着重要的调控功能。但其在苹果树腐烂病菌（Valsa mali）中是否存在及其生物学功能并不清楚，为此，本研究从病菌基因组中分析鉴定到INO80的一个亚基基因Vmles4，利用qRT-PCR技术分析了Vmles4在病菌侵染过程中的表达模式，利用Double-joint PCR技术和PEG介导的原生质体转化方法进行了基因敲除，然后对3个突变体的营养生长及致病力进行测定和分析，并对病菌的非核糖体肽合成酶基因VmNRPS12及VmNRPS14在突变体中的表达进行定量分析。结果表明：Vmles4在侵染初期的表达显著上调，接种后6 h上调表达6.2倍。敲除突变体的生长速率平均降低28%且菌丝生长稀疏，在富士苹果品种（Malus domestic cv. Fuji）叶片和枝条上的致病力分别降低到22.5%和27.5%，VmNRPS12及VmNRPS14基因在Vmles4突变体侵染苹果枝条24 h后的表达量分别下调86.5%和50%；综上所述，Vmles4正调控腐烂病菌的营养生长、致病力以及次级代谢合成酶基因VmNRPS12和VmNRPS14的表达。     

Cacao leaf procyanidins increase locally and systemically in response to infection by Moniliophthora perniciosa basidiospores

Flavan-3-ol monomers and oligomers from dimers to decamers were quantitatively determined by HPLC-FLD in leaves of four Theobroma cacao varieties. Cacao flush leaves had higher procyanidin content than mature leaves. Moniliophthora perniciosa basidiospore infection results in an increase in cacao leaf procyanidins in the inoculated leaves, as well as in the uninoculated, adjacent, older leaves on an actively growing branch, resulting in both a local and systemic increase in procyanidin content in response to infection. Procyanidin oligomers increased significantly in leaves of the less susceptible genotype Scavina 6 upon infection, and total procyanidin levels were higher than in Cacao Comum a more disease susceptible genotype. Selection of genotypes with high constitutive and/or inducible content of procyanidins in young flush leaves may be a strategy to develop witches’ broom disease resistant cultivars.