大丽轮枝菌侵染抗感棉种的组织学过程观察

 棉花黄萎病是一种极难防治的土传性真菌病害,研究病原菌侵染棉花的组织学过程对致病机理解析和抗病资源利用具有重要意义。本研究利用绿色荧光蛋白标记的大丽轮枝菌系统研究了其对抗病棉种海岛棉7124和三裂棉、感病棉种军棉1号和戴维逊棉的侵染过程。结果表明,大丽轮枝菌对抗/感棉种的初始侵染没有明显差异,接菌5 h后,分生孢子均能吸附在感病和抗病棉种的根表面。但侵染过程存在显著差异,侵染感病棉种中病原菌3~5 d到达皮层,5~7 d达到维管束,随后迅速扩展繁殖,侵染14 d后即完成系统侵染,并开始产生黄萎病症状;而病原菌侵染抗病棉种,5~7 d才侵入皮层,7~10 d到达维管束,14 d后仍无法扩展,病原菌的定殖与发展受到限制,无法形成系统侵染,较少形成黄萎病症状。本研究通过绿色荧光蛋白标记大丽轮枝菌对抗/感棉种的侵染过程研究,为大丽轮枝菌致病机理研究和抗性资源利用提供了强有力的理论依据。     

大丽轮枝孢中国菌系营养体亲和性研究

 大丽轮枝孢(Verticillium dahliae)是世界性的土传病原菌,可侵染660多种植物,包括多种农作物,造成严重的经济损失。不同寄主的菌株间在培养特性及致病性等多方面有较大的差异,其遗传差异及其亲缘关系已引起重视。     

基质中添加西兰花残体对大丽轮枝菌GFP标记菌株在棉花体内扩展的影响

 由大丽轮枝菌引起的棉花黄萎病是一种难以防治的土传病害,西兰花残体还对其有一定的防治作用,防效为62.82%。为解析西兰花残体对棉花黄萎病的防治机制,本研究通过土壤杆菌转化的方法构建了大丽轮枝菌的绿色荧光标记菌株,采用共聚焦显微镜观察标记菌株在添加西兰花残体营养基质中和空白对照营养基质种植的棉花体内的侵染和扩展情况。结果表明构建的标记菌株gfp-wx-1与野生菌株wx-1的生物学特性无显著性差异。同时发现大丽轮枝菌在添加西兰花残体营养基质中棉花体内扩展较慢,具体表现为:在空白营养基质种植的棉花体内,大丽轮枝菌在接种第2 d时就可侵染根尖表层及根内部,第3 d到达茎部维管束,第5 d叶片可观察到少量病原菌,第7 d第一片子叶呈现大量病原菌,后期迅速扩展,叶片出现黄萎病斑;而在营养基质中添加西兰花残体种植的棉花体内,大丽轮枝菌在接种第2 d时就可侵染根尖表层,第3 d侵染根尖内部,第5 d侵染茎部维管束,直到第7 d第一片子叶才出现少量病原菌,后期扩展慢,叶片病斑较少。本研究通过荧光定量PCR方法检测了大丽轮枝菌在两个处理棉花根部定殖情况,结果表明西兰花残体能够显著降低大丽轮枝菌在棉花根部定殖的量。该研究初步明确了西兰花残体对棉花黄萎病的防治机制,为棉花黄萎病的绿色防治提供了一条新的途径。     

基质中添加西兰花残体对大丽轮枝菌GFP标记菌株在棉花体内扩展的影响

 由大丽轮枝菌引起的棉花黄萎病是一种难以防治的土传病害,西兰花残体还对其有一定的防治作用,防效为62.82%。为解析西兰花残体对棉花黄萎病的防治机制,本研究通过土壤杆菌转化的方法构建了大丽轮枝菌的绿色荧光标记菌株,采用共聚焦显微镜观察标记菌株在添加西兰花残体营养基质中和空白对照营养基质种植的棉花体内的侵染和扩展情况。结果表明构建的标记菌株gfp-wx-1与野生菌株wx-1的生物学特性无显著性差异。同时发现大丽轮枝菌在添加西兰花残体营养基质中棉花体内扩展较慢,具体表现为:在空白营养基质种植的棉花体内,大丽轮枝菌在接种第2 d时就可侵染根尖表层及根内部,第3 d到达茎部维管束,第5 d叶片可观察到少量病原菌,第7 d第一片子叶呈现大量病原菌,后期迅速扩展,叶片出现黄萎病斑;而在营养基质中添加西兰花残体种植的棉花体内,大丽轮枝菌在接种第2 d时就可侵染根尖表层,第3 d侵染根尖内部,第5 d侵染茎部维管束,直到第7 d第一片子叶才出现少量病原菌,后期扩展慢,叶片病斑较少。本研究通过荧光定量PCR方法检测了大丽轮枝菌在两个处理棉花根部定殖情况,结果表明西兰花残体能够显著降低大丽轮枝菌在棉花根部定殖的量。该研究初步明确了西兰花残体对棉花黄萎病的防治机制,为棉花黄萎病的绿色防治提供了一条新的途径。     

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...     

棉秆生物炭对大丽轮枝菌生长及毒素作用的影响

棉花黄萎病难以防治的根源在于大丽轮枝菌Verticillium dahliae Kleb在土壤中形成的微菌核能抵抗不良环境,并在土壤中长期存活,将棉秆加工成生物炭施入棉田,可克服棉秆直接还田的缺点,从源头上防止黄萎病菌进入土壤。为探索棉秆生物炭还田对棉花黄萎病原菌的影响机理,采用液态摇床培养及平皿固态培养法研究生物炭对大丽轮枝菌菌丝生长及微菌核萌发的影响;通过平皿内棉花和甜瓜种子发芽试验研究生物炭对大丽轮枝菌毒素的减毒作用。结果表明:液态培养条件下,棉秆生物炭对大丽轮枝菌菌丝生长抑制作用不明显,在固态培养下对菌丝体生长有一定促进作用;生物炭能减慢微菌核的萌发速率,但对最终萌发率无影响;液态培养中加入棉秆生物碳对大丽轮枝菌毒素有较强的减毒作用。在摇床培养中期,加入2.0 g·L-1生物炭处理与对照棉种在培养12天时的发芽率分别为53.3%与33.3%(P0.05);前期、中期及后期加入0.5 g·L-1生物炭处理的棉花幼苗总长度分别为对照的4.9、2.1倍及3.2倍;加入棉秆生物碳处理甜瓜种子发芽率、胚根长度、胚轴长度及总苗长较对照均有不同程度增加。表明棉杆生物炭对棉花黄萎病菌大丽轮枝菌菌丝生长、微菌核萌发的抑制作用较弱,对大丽轮枝菌毒素危害有较强的减毒作用。     

大丽轮枝菌JR2特异的乙醇脱氢酶的生物学功能研究

大丽轮枝菌是世界范围的植物病原真菌，能够侵染660多种植物，可造成严重的经济损失。大丽轮枝菌基因组分析发现不同菌株含有菌株特异基因，但是大部分基因的生物学功能还不清楚。本研究通过比较大丽轮枝菌VdLs17和JR2的基因组鉴定出1个JR2菌株特异性基因Chr6g02370,该基因编码乙醇脱氢酶，且在侵染过程中被诱导表达。敲除突变体的乙醇脱氢酶酶活性显著降低，但对乙醇等碳源的利用能力并未受到影响。敲除突变体对烟草和番茄的致病力显著降低。表型分析表明敲除该基因降低了黑色素合成能力，但不影响菌丝生长和产孢。研究结果丰富了人们对大丽轮枝菌菌株特异基因生物学功能的认识，为深入开展其功能基因组学研究提供了遗传材料。     

大丽轮枝菌在茄田土壤中的分布及抽样方法

对茄子黄萎病在田间的空间分布及取样方法进行了研究,并探讨了田间土壤带菌量的准确测定方法。研究结果表明:用分布型指数法测定茄田土壤中微菌核的空间分布型,当菌核数量在8-63 ～39-93 个/g 干土范围内,为聚集分布。当茄田发病率小于75 % 时,病株在田间均属聚集分布;发病率大于75 % 时呈均匀分布。土壤中微菌核的调查方法以棋盘式为最适宜。     

大丽轮枝菌在茄田土壤中的分布及抽样方法

对茄子黄萎病在田间的空间分布及取样方法进行了研究,并探讨了田间土壤带菌量的准确测定方法。研究结果表明:用分布型指数法测定茄田土壤中微菌核的空间分布型,当菌核数量在8-63 ～39-93 个/g 干土范围内,为聚集分布。当茄田发病率小于75 % 时,病株在田间均属聚集分布;发病率大于75 % 时呈均匀分布。土壤中微菌核的调查方法以棋盘式为最适宜。     

云木香内生细菌的分离鉴定及其对大丽轮枝菌的抑制作用

从药用植物云木香中分离得到41株内生细菌, 采用细菌16S rRNA基因测序的方法对这些菌株进行鉴定, 结果显示, 这些云木香内生细菌分别属于6个属, 其中假单胞菌属Pseudomonas和拉恩氏菌属Rahnella为优势菌属。采用对峙培养方法对这些菌株进行筛选, 发现其中12株内生细菌对大丽轮枝菌Verticillium dahliae具有抑制作用, 其中有2株属于拉恩氏菌属Rahnella, 7株属于假单胞菌属Pseudomonas, 3株属于沙雷氏菌属Serratia。12株内生细菌对棉花黄萎病的温室防效评估结果表明, 假单胞菌属菌株R1-6、R1-13和S1-2对棉花黄萎病的温室防效达到55%以上, 具有潜在的生产利用价值。     

拮抗性链霉菌对大丽轮枝菌微菌核形成与萌发的影响

为探索拮抗性链霉菌对棉花黄萎病病原大丽轮枝菌Verticillium dahliae Kleb.的抑菌机制,采用菌丝生长速率法、微菌核萌发法研究了6株拮抗链霉菌无菌发酵滤液对大丽轮枝菌生长、微菌核形成与萌发的影响。链霉菌无菌发酵滤液对大丽轮枝菌菌落生长、菌核形成和微菌核萌发有明显抑制作用。其中菌株B49的抑菌效果最好,5倍稀释发酵液培养14天时对菌落生长的抑菌率达69.7%;菌株B49、D184和Act12的5倍稀释发酵液对微菌核形成的抑制率达100%;将经B49、D184和Act12发酵液处理后丧失形成微菌核能力的大丽轮枝菌菌株转接至不含发酵液的PDA培养基,连续传代至第5代,其仍然不能恢复形成微菌核的能力;微菌核在含有菌株D184 5倍稀释发酵液的培养基上培养168 h时,萌发率仅为38.3%。     

检疫性轮枝菌及其近似种的鉴定

 大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)和黑白轮枝菌（V. albo-atrum）在世界范围内引起多种作物的黄萎病,属于我国重要进境植物检疫对象。本研究对采自我国部分地区和CBS保存的多种植物病原性轮枝菌,包括黑白轮枝菌、大丽轮枝菌及其变种大丽轮枝菌长孢变种(V. dahliae var. longisporum)、三体轮枝菌(V. tricorpus)、变黑轮枝菌(V. nigrescens)和云状轮枝菌(V. nubilum),采用生物学特性观察,结合rDNA-ITS序列分析的方法,进行了比较和分析。结果表明：不同种类轮枝菌在休眠结构形态上具有一定差异,部分菌株不产生任何休眠结构。各供试菌株在15～25℃范围内均可生长,但黑白轮枝菌在30℃下生长受到强烈抑制,而其他菌株受影响较小。对供试菌株rDNA-ITS序列分析结果表明植物病原性轮枝菌可聚为9个分支,包括三体轮枝菌、变黑轮枝菌、云状轮枝菌、V. theobromae、大丽轮枝菌、大丽轮枝菌长孢变种和3个不同的黑白轮枝菌分支,黑白轮枝菌、大丽轮枝菌及其长孢变种亲缘关系较近。采用生物学性状结合rDNA-ITS序列分析能够更加有效地将两种检疫性轮枝菌从其他植物病原性轮枝菌中区分出来。     

大丽轮枝菌核糖体基因ITS区段的特异扩增

 根据棉花黄萎病菌(Verticillium dahliae)核糖体基因ITS区段的碱基编码序列,设计合成了1对为26 bp的PCR特异扩增引物(引物1:5'CATCAGTCTCTCTGTTTATACCAACG,和引物2:3'CGATGCGAGCTGTAACTACTACGCAA),进行了大丽轮枝病菌PCR特异扩增试验。试验结果表明:本试验设计合成的这对引物,能对大丽轮枝菌全基因组DNA和人工接种棉花黄萎病病株组织特异地扩增到大丽轮枝菌核糖体基因ITS区段的324 bp分子片段,该对引物可用于棉花黄萎病的分子鉴定和分子监测。本试验结果对棉花黄萎病的早期诊断和病原菌的检测和监测有潜在的应用价值。     

大丽轮枝菌及激素处理后棉花酵母双杂交文库的构建

大丽轮枝菌是引起棉花、马铃薯等重要作物黄萎病的土传病原真菌,其分泌的胞外蛋白是侵染寄主的重要毒力因子,因此研究胞外蛋白与寄主的相互作用具有重要意义.本研究旨在构建高效的棉花酵母双杂交cDNA文库,并通过已知大丽轮枝菌效应子VCR1互作蛋白的筛选来评价构建文库的质量.分别采用大丽轮枝菌及茉莉酸甲酯、水杨酸和乙烯处理海岛棉...     

向日葵黄萎病病原菌轮枝菌的多重DPO-PCR检测方法

为建立可同时快速检测引起向日葵黄萎病害的2种检疫性病原菌大丽轮枝菌Verticillium dahliae Kleb.和黑白轮枝菌V.albo-atrum Reinke et Berthold的方法,根据2种病原菌的β-tubulin基因分别设计特异性DPO引物,建立多重DPO-PCR检测方法,并对其特异性和灵敏度进行评价。结果表明,所设计的DPO引物特异性强,仅大丽轮枝菌和黑白轮枝菌可分别扩增出225 bp与151 bp的特异性条带,其它向日葵病害的7种病原菌及阴性对照均无目的条带;反应体系中引物终浓度为0.2μmol/L、退火温度为60℃时,30个扩增循环的检测灵敏度均可达0.05 ng菌丝DNA量;在45~65℃退火温度范围内均可高效扩增靶基因片段,表明该方法退火温度范围宽。所建立的检测方法能够准确、高效地检测引起向日葵黄萎病的大丽轮枝菌和黑白轮枝菌,可用于向日葵种子带菌筛查及田间病害诊断检测。     

蜡蚧轮枝菌对茶蚜的侵染动态

接种4株蜡蚧轮枝菌[Lecanicillium(Verticillium) lecanii]菌株V07、V08、V23和V27不同剂量(2×10~3、2×10~4、2×10~5、2×10~6和2×10~7孢子/ml)孢子悬浮液于茶蚜(Toxoptera aurantii)室内种群,观察茶蚜种群的感染流行情况,得到蜡蚧轮枝菌侵染茶蚜的发病指数。结果表明:相同初始接种剂量,菌株V07对烟粉虱的侵染速率最快;同一菌株侵染速率随初始接种孢子浓度的增大而增大。     

匐柄霉对大丽轮枝菌生长及微菌核形成的影响

在离体条件下及棉花植株内测试了匐柄霉对大丽轮枝菌的抑制作用。结果表明,在离体条件下,匐柄霉菌的菌丝体或其培养滤液,对大丽轮枝菌的生长和微菌核形成均有影响。将形态发生变异,不能形成微菌核的大丽轮枝菌菌株转移至ＰＤＡ培养基后,其微菌核形成能力不再恢复。匐柄霉培养滤液的抑菌物质受热不稳定,１００℃处理１０分钟后活性丧失。抑菌物质经硫酸铵、乙醇沉淀初步测定,属非蛋白次生代谢产物。匐柄霉经接种可进入棉株体内,定殖率为７５％～１００％,分布于棉苗根、茎的维管束组织中。与轮枝菌先后或同时混合接种,匐柄霉可减轻棉花黄萎病的症状,以棉苗栽种前用匐柄霉菌分生孢子悬浮液沾根处理效果最明显。     

大丽轮枝菌果胶裂解酶PL1家族基因VdPL1-4的致病功能研究

大丽轮枝菌Verticillium dahliae引起的黄萎病是一种传播迅速且为害广泛的土传维管束真菌病害。大丽轮枝菌分泌的水解酶在侵染中发挥重要作用,尤其是纤维素酶和果胶酶。大丽轮枝菌果胶裂解酶包括PL1、PL3、PL4、PL9和PL11 5个家族,其中PL1家族成员数目最多,但对该家族的致病功能还未见系统研究。本研究明确大丽轮枝菌PL1家族共包含17个成员,且多数成员在侵染早期上调表达,其中VdPL1-4和VdPL1-8在侵染早期强烈诱导表达。挑选VdPL1-4构建缺失突变体,发现VdPL1-4缺失后菌株对棉花的致病力显著下降,对复杂碳源(果胶、羧甲基纤维素、淀粉)的利用能力受限,该基因回补后菌株的毒力和碳源利用能力均得以恢复。信号肽介导的分泌活性验证表明VdPL1-4为分泌蛋白。以上研究表明,VdPL1-4是重要毒力因子,研究结果为后续系统解析果胶裂解酶在病原致病过程中发挥的作用提供了理论依据。     

大丽轮枝菌蛋白激发子PevD1诱导棉花抗病性及作用机理

 PevD1是一种大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)分泌蛋白,具有激发烟草过敏反应(HR)和系统获得性抗病(SAR)的功能。为明确蛋白PevD1诱导棉花抗病性及其作用机制,本文利用大肠杆菌表达、纯化的PevD1诱导棉苗植株,检测棉苗对大丽轮枝菌的抗性及免疫应答反应。结果表明,大肠杆菌表达的PevD1重组蛋白不是棉花品种“新陆早42号”的致萎因子,叶片注射8 μg/mL PevD1蛋白诱导3 d后根部接种大丽轮枝菌,15 d后PevD1处理组病害减轻率达35.04%。PevD1能诱导棉花叶片抗性早期信号分子H₂O₂产生和NO积累,维管束细胞壁加厚、木质素和酚类物质的积累。另外,PevD1处理能提高防御酶PAL、POD和PPO活性,提高棉花抗性基因和木质素合成相关基因PAL、C4H1、4CL的转录水平。说明PevD1通过激发棉花免疫系统而提高抗病性,该研究不仅为利用PevD1蛋白激发子控制棉花黄萎病提供了科学依据,同时也为阐明棉花与大丽轮枝菌互作机理提供了理论基础。