可可毛色二孢效应子LT_397基因的克隆及转录分析

可可毛色二孢Lasiodiplodia theobromae是引起葡萄溃疡病的主要致病菌之一。病原菌会分泌许多效应子抑制植物的防御反应。本试验对可可毛色二孢特有的效应子LT_397基因进行克隆,开放阅读框(open reading frame,ORF)全长1140 bp,含有11个半胱氨酸。生物信息学软件预测显示:效应子LT_397信号肽为位于N端的1~16个氨基酸。qRT-PCR结果表明:LT_397受可可毛色二孢诱导下,在侵染24 h的基因相对转录水平最高;在逆境胁迫处理方面:LT_397在营养、氧化、离子、酸碱和UV胁迫下基因的相对转录水平都上升。烟草瞬时表达表明,效应子LT_397可抑制水稻细菌性谷枯病菌Burkholderia glumae引发的过敏反应(hypersensitive response,HR)。以上结果为进一步分析效应子对寄主的致病机制奠定了基础。     

葡萄VvSUC12基因启动子的克隆及上游调控因子鉴定

枝干病害葡萄溃疡病近年来严重限制了葡萄产业发展。研究表明葡萄蔗糖转运蛋白参与寄主植物和病原菌的互作过程。为解析蔗糖转运蛋白VvSUC12在葡萄免疫反应过程中的功能,本研究克隆了VvSUC12基因翻译起始位点上游1 500 bp的启动子区,通过生物信息学分析发现该区域包含4个Dof转录因子结合序列(A/TAAAG)及多种激素调节与防御相关的顺式元件。实时荧光定量分析显示,接种可可毛色二孢菌显著诱导VvSUC12和VvDof19基因的表达。通过酵母单杂交实验筛选得到与VvSUC12启动子互作的转录因子VvDof19。酵母双杂交实验证实VvDof19具有自激活活性;进一步通过烟草瞬时表达发现Dof19-GFP的相对GUS活性约为对照GFP的9倍,表明转录因子VvDof19能够激活VvSUC12基因的表达。研究结果为深入研究蔗糖转运蛋白在葡萄免疫反应中的功能奠定基础。     

葡萄 VvSUC 27基因的克隆及病原响应表达分析

由葡萄座腔菌科Botryosphaeriaceae真菌引起的葡萄溃疡病(Botryosphaeria dieback)是葡萄上的主要枝干病害之一, 严重影响葡萄产业的健康发展?其中, 致病力最强的为可可毛色二孢 Lasiodiplodia theobromae ?糖转运蛋白在调节植物对病原菌的免疫过程中起着至关重要的作用, 关于葡萄中糖转运蛋白参与植物免疫机制的研究尚未见报道?本试验从‘无核白’葡萄叶片中克隆得到蔗糖转运蛋白 VvSUC 27基因, 其开放阅读框全长1 515 bp, 预测蛋白质分子量为54 kD, 理论等电点(pI)为9.58?生物信息学预测该蛋白含有12个跨膜结构?实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明:氨基环丙烷羧酸和脱落酸处理后 VvSUC 27的表达水平持续上调; 水杨酸和茉莉酸甲酯处理后, VvSUC 27的表达呈现上调表现但无规律的变化特征; 激发子chitin和flg22处理后, VvSUC 27基因信号响应快速且明显; 感病品种‘夏黑’接种可可毛色二孢后, VvSUC 27被迅速诱导, 3 h时表达量达到最高, 而后逐渐减弱?本研究将为今后阐明可可毛色二孢与葡萄互作的分子机制提供参考依据?     

甘蔗梢腐病病原菌Fusarium sacchari Nep1-like蛋白的筛选鉴定及功能分析

 甘蔗镰孢菌Fusarium sacchari(F. sacchari)引起的甘蔗梢腐病严重影响了甘蔗的产量和质量。解析病原菌的致病机理,对指导甘蔗抗病育种和绿色防控具有重要意义。研究发现NLPs (Nep1-like proteins)类基因在真菌侵染及定殖过程中发挥重要作用。本实验在对梢腐病病原菌基因组测序(尚未公布)基础上,通过BLASTP分析得到甘蔗梢腐病病原菌F. sacchari中4个NLP家族基因Fs_00548、Fs_03159、Fs_06646、Fs_11062。将克隆到的3个基因(Fs_00548、Fs_03159、Fs_11062;Fs_06646未克隆到)构建至PVX载体,利用农杆菌介导的烟草叶片瞬时表达系统,发现只有Fs_00548可以诱导细胞产生与Bax相似的坏死,Fs_03159和Fs_11062则不能。利用酵母信号肽分泌功能验证方法,发现Fs_00548和Fs_03159的信号肽具有分泌活性。并且Fs_00548的信号肽区域对其发挥功能具有重要作用。qRT-PCR结果显示该基因在侵染过程中均有表达,其中72 h表达量最高,是菌丝中该基因表达量的48倍。以上研究结果表明,Fs_00548在病原菌侵染过程中发挥重要作用,研究结果为进一步探究病原菌与甘蔗互作提供参考。     

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。     

细胞壁降解酶在球刺盘孢侵染过程中的作用

为明确球刺盘孢Colletotrichum coccodes产生的细胞壁降解酶(CWDEs)在其侵染马铃薯过程中的作用, 本文对球刺盘孢离体和活体条件下产生的CWDEs种类及活性进行检测, 并通过RT-qPCR测定了球刺盘孢侵染过程中多聚半乳糖醛酸酶(PG)基因的表达情况。通过定性测定发现, 球刺盘孢能够产生果胶酶、纤维素酶和蛋白酶; 定量测定发现, 球刺盘孢可产生羧甲基纤维素酶(Cx)、β-葡萄糖苷酶(β-Glu)、PG和聚甲基半乳糖醛酸酶(PMG)。在活体条件下, 球刺盘孢可在马铃薯茎秆内产生PG、PMG和多聚半乳糖醛酸反式消除酶(PGTE), 且酶活分别于接种后48、72 h和144 h达到最大值, 分别为26.50、77.61 U/mL和0.16 U/mg。分别将羧甲基纤维素钠和果胶诱导后的酶液接种至马铃薯茎秆可引起植物组织浸腐, 与球刺盘孢引起的典型症状相似。除此之外, 球刺盘孢的4个PGs基因均在其侵染后24 h和48 h显著共上调表达。综上所述, 该研究结果表明, 果胶酶在球刺盘孢致病过程中发挥重要作用。     

葡萄霜霉菌候选效应子RXLR5信号肽的鉴定

利用Getorf、SignalP 3.0、BLASTP等生物信息学软件和PERL语言从葡萄霜霉菌基因组中预测到一条编码RXLR-EER结构域的效应蛋白候选基因,将该基因编码的蛋白命名为RXLR5。将RXLR5信号肽SP5编码序列连接到pSUC2T7M13ORI载体并转化到酵母蔗糖酶缺陷菌株YTK12后,重组菌株能成功分泌蔗糖酶,促使棉籽糖分解成单糖,因此,能在YPRAA培养基上正常生长;同时生成的单糖能与TTC反应产生红色不溶于水的氯化三苯基四氮唑。由此推测,SP5具有信号肽活性,可能在RXLR5从葡萄霜霉菌细胞内泌到胞外的过程中起重要作用。     

香蕉黑腐病菌(Botryodiplodia theobromae)的PCR检测

 根据香蕉黑腐病菌可可球二孢菌(Botryodiplodia theobromae)与其它香蕉病原真菌核糖体基因转录间隔区(rDNA-ITS)ITS1和ITS2间序列差异,设计了特异引物Bth-S(5'-TCTCCCACCCTTTGTGAAC-3')和Bth-A(5'-AAAAGT-TCAGAAGGTTCGTC-3'),利用此引物对包括可可球二孢菌在内的21个菌株基因组DNA进行PCR扩增,结果只有4个可可球二孢菌菌株扩增到422bp特异带,其它17个菌株无扩增产物。灵敏度测试结果表明此特异引物能对1pg的可可球二孢菌基因组DNA进行扩增。对自然感染黑腐病的香蕉果实组织和接种可可球二孢菌或多种香蕉病原真菌混合接种的果实组织进行检测,Bth-S和Bth-A引物对不仅能够在自然感染黑腐病果实组织中特异检测到可可球二孢菌,而且能在未显症和发病的接菌香蕉果实组织中特异检测得到可可球二孢菌。这为香蕉可可球二孢菌潜伏侵染检测提供了技术支持。     

葡萄座腔菌候选效应子抑制了Bax诱导的PCD反应并促进烟草疫霉的侵染

 轮纹病是苹果生产中发生严重又难以防治的病害。为探究致病机理,本研究选择葡萄座腔菌的3个候选效应子进行研究。农杆菌介导的烟草瞬时表达显示,Bdo_01520、Bdo_11198、Bdo_11545都能够完全抑制Bax诱导的烟草PCD反应。酵母分泌系统测试表明3个候选效应子的信号肽都具有外泌活性。qRT-PCR测定候选效应子在葡萄座腔菌ZY7有伤接种苹果果实后的相对表达量,结果显示3个基因在病菌侵染36~72 h上调表达。在本生烟中瞬时表达Bdo_11198显著促进了烟草疫霉的侵染,并降低了疫霉菌侵染后本生烟中活性氧的积累。结果表明,葡萄座腔菌候选效应子可以通过影响植物的PCD反应和过氧化氢积累促进病原菌的侵染,研究结果为进一步研究葡萄座腔菌的致病机制提供了基础。     

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...     

番茄褪绿病毒SYBR Green I实时荧光定量PCR方法

 根据番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus, ToCV)热激蛋白70(Hsp70)的基因序列,设计ToCV实时荧光定量PCR特异引物。利用重组质粒ToCV-1为标准品建立SYBR Green I实时荧光定量方法。针对引物浓度、退火温度、特异性、灵敏度、重复性和稳定性进行系列优化。结果表明,最适退火温度为63℃,最适引物浓度为0.3 μmol·L^-1。熔解曲线为特异性单峰,表明其特异性良好。建立的SYBR Green I实时荧光定量PCR较常规PCR灵敏100倍,且具有良好的重复性和稳定性。基于SYBR Green I实时荧光定量PCR技术建立的ToCV检测方法,速度快、特异性强、灵敏度高、重复性好,可以用于ToCV的定量检测。     

七星瓢虫乙酰辅酶A羧化酶基因克隆及表达分析

乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACC)是脂肪酸合成第一步反应的限速酶,参与长链脂肪酸的合成。本试验基于七星瓢虫Coccinella septempunctata L.转录组数据,探究ACC在滞育七星瓢虫脂代谢中的调控作用。利用RT-PCR和RACE技术从七星瓢虫中克隆得到ACC基因全长,命名为CsACC(GenBank登录号:MT012819),该基因cDNA序列全长7 217 bp,开放阅读框(ORF)长为6 792 bp,编码2 263个氨基酸,预测蛋白质分子量为255.9 kDa,理论等电点(pI)为5.90,无跨膜螺旋结构,无信号肽。通过氨基酸多序列比对分析,结果显示CsACC与鞘翅目的赤拟谷盗Tribolium castaneum乙酰辅酶A羧化酶同源性较高。利用实时荧光定量PCR技术检测CsACC基因在七星瓢虫正常发育及滞育诱导不同阶段的相对表达量,结果显示,滞育诱导30 d表达量达到最高,滞育诱导60 d、滞育解除期以及正常发育30 d表达量几乎持平。本研究为揭示CsACC基因在脂代谢通路中的调控作用提供理论依据。     

番茄细菌性溃疡病菌的实时荧光PCR检测

 由Clavibacter michiganensis subsp.michiganensis(Cmm)引起的番茄细菌性溃疡病是一种严重危害番茄生产的种传细菌性病害。根据ITS序列多态性设计引物及TaqMan探针进行实时荧光PCR检测的结果表明,这组引物一探针能检测出所有供试的Cmm菌,对照菌均未检测到荧光信号。用接种但未显示症状的番茄苗叶片及人工处理的带菌种子提取的核酸作为模板,均能检测到病菌,其检测灵敏度比常规PCR高约100倍。实验中不需病原菌的分离培养及PCR的后续处理。该方法快速、简便、安全、准确,适用于出入境检验检疫及种子、种苗健康检测领域。     

转录调控因子AbrB对生防短短芽胞杆菌X23中抗生素edeines生物合成的影响

非核糖体类抗生素edeines是短短芽胞杆菌Brevibacillus brevis X23产生的主要抑菌物质，提高其产量有助于增加生防效果。通过全基因组测序及生物信息学分析挖掘短短芽胞杆菌X23的全局性调控因子，基于Red/ET同源重组技术构建温敏型敲除载体，通过双交换同源重组技术获得短短芽胞杆菌X23全局性转录负调控因子缺失的突变株，然后采用平板抑菌、液相色谱-质谱联用（HPLC-MS）和实时荧光定量PCR研究了全局性转录负调控因子敲除对短短芽胞杆菌X23不同生长时期发酵液的抑菌活性、edeines产量、ede操纵子转录水平的影响。从短短芽胞杆菌X23基因组中挖掘到了1个全局性转录负调控因子AbrB，敲除abrB基因后edeines生物合成基因簇操纵子的转录水平在生长前期显著提高，在发酵48 h后abrB突变株中edeine A和edeine B总产量比出发菌株提高了1.1倍。结果显示短短芽胞杆菌X23中AbrB是edeines生物合成过程中的负调控因子，敲除abrB提高了edeines的产量。     

褐飞虱化学感受蛋白基因克隆与信号肽活性鉴定

为科学利用化学感受蛋白（chemosensory protein,CSP）绿色防控褐飞虱Nilaparvata lugens,采用同源序列比对和基因克隆对褐飞虱CSP基因进行鉴定,利用基因组分析其CSP基因簇,通过酵母信号肽分泌验证系统验证褐飞虱CSP信号肽的活性。结果显示,共克隆了15个褐飞虱CSP基因,其中有4个CSP基因为新鉴定到的;共发现了2个CSP基因簇,均位于褐飞虱2号染色体上;14个CSP的N末端序列有较强的信号肽分泌活性,其中11个活性序列与SignalP-4.1预测的序列一致,另外3个CSP的活性序列比SignalP-4.1预测的序列长。