香蕉枯萎病菌的致病性测定及其RAPD分析

以分离自海南、广东的18个香蕉枯萎菌菌株为试验材料,进行致病性测定及RAPD分析.结果表明,分离自粉蕉的12个菌株为1号生理小种,而分离自巴西蕉的6个菌株为4号生理小种;1号生理小种菌株侵染粉蕉的发病率与4号生理小种菌株侵染粉蕉、巴西蕉的发病率都是100%;采自海南三亚市荔枝沟镇的15号菌株为强致病性的菌株,与其它5个4号小种菌株相比,差异显著;RAPD分析能区分1号4号生理小种,菌株的地理来源,致病力;引物OPM-15能用来鉴定1号和4号生理小种.     

香蕉枯萎病菌4号生理小种smy1基因的功能分析

Smy1是一种参与调控真菌生长的驱动蛋白。本研究克隆了香蕉枯萎病菌4号生理小种（Foc 4）驱动蛋白基因smy1,并采用同源重组技术获得smy1敲除的野生型Foc 4的smy1敲除突变体。通过测定突变体菌丝形态、生长速度、产生孢子量、对香蕉苗的致病力及对氰烯菌酯的敏感性,用于研究smy1在香蕉枯萎病菌的生长发育及对氰烯菌酯抗药性中的作用。结果表明,与野生型Foc 4相比,smy1敲除突变体生长缓慢、菌丝畸形、产孢量增加,对巴西蕉苗的致病力减弱,但对氰烯菌酯的抗性水平变化不大。由此推断smy1基因可能在Foc 4的生长发育、产孢以及致病力等方面具有重要作用。     

香蕉枯萎病菌及其粗毒素对香蕉的致病性比较

从8种培养液中筛选出能诱导香蕉枯萎病菌4号小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubense race4)FOCAAA315菌株高产毒素的改良CzapekB培养液,FOCAAA315菌株在该培养液中培养第15d,镰刀菌酸(FA)产量高达669.2mg/L,蔗糖为诱导产毒的最佳碳源。采用伤根浸渍法接种,测定枯萎病菌和病菌发酵粗毒素对香蕉组培苗的致病性。结果表明,粗毒素接种可诱发与病原菌类似的病害症状。受侵染的植物组织在细胞水平上发生一系列形态结构和生理生化代谢的病理变化,包括细胞壁消解、侵填体堵塞气腔、粘胶质减少、淀粉量减少、细胞木质化和黄褐色胶状物堵塞导管等。香蕉枯萎病菌的粗毒素是重要的致病化学物质;利用病菌孢子悬浮液在香蕉苗期接种,可以作为室内快速鉴定香蕉品种抗病性的方法。     

香蕉枯萎病菌1号生理小种遗传转化体系的建立

利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的转化方法,建立香蕉枯萎病菌1号生理小种(Fusariumoxysporum f.sp cubense race 1)遗传转化体系,并对影响转化效率的因子进行优化,明确了高效转化的条件为:农杆菌OD600为0.15,AS诱导浓度为150μmol/L,诱导时间为7 h,Focr1-N2孢子浓度为1×106个/mL,潮霉素B筛选的浓度为150μg/mL,诱导培养基pH值为5.5,共培养温度为25℃,共培养时间为48 h为最佳条件。构建了包含1 200个突变体的突变体库,并对1 200个突变体进行了致病性测定,初步筛选出致病性丧失突变体20个,致病性显著减弱突变体18个,致病性严重增强突变体53个。     

香蕉枯萎病菌1号和4号生理小种在几种培养基上的生长特性

测定10株分离自广东省不同香蕉种植区的香蕉枯萎病菌1号和4号生理小种在不同培养基上的形态、生长速率和产孢能力的差异。结果显示,不同生理小种菌株在PDA、Komada改良培养基、粉蕉组织浸提液培养基和香蕉组织浸提液培养基上的形态、生长速率和产孢能力等特性差异不明显,不能依据这些特性区分1号和4号生理小种;但在康乃馨叶片琼脂(Carnation leaf agar,CLA)培养基上产生的孢子形态具有明显差异,4号生理小种的菌株产生典型的尖镰刀状大孢子,孢子多6个隔,长约(36.80±5.33)～(44.93±4.80)μm,宽约(3.40±0.20)～(4.27±0.25)μm,占总孢子数的比例较大,为(40.87±9.67)%～(62.50±7.84)%,而1号生理小种个体产生的大型孢子前端钝圆,弯曲程度低,多4个隔,孢子长约(22.31±3.89)～(25.01±6.16)μm,宽约(3.42±0.23)～(3.90±0.24)μm,占总孢子数的比例很小,为(2.55±1.95)%～(4.50±1.76)%。     

香蕉枯萎病菌4号生理小种β1-微管蛋白基因的功能分析

本研究克隆并鉴定香蕉枯萎病菌4号生理小种(Foc4)β1-微管蛋白(β1-tub)基因,采用Split-marker同源重组技术获得Foc4的β1-tub基因敲除突变体,通过测定突变体菌株的生长速度、产孢量、致病力及对多菌灵敏感性,研究β1-tub基因在香蕉枯萎病菌的生长发育及对多菌灵抗药性中的作用。结果表明：与Foc4野生型菌株相比,敲除突变体生长缓慢、菌丝畸形及产孢量增加,对巴西蕉苗的致病力明显减弱,但对多菌灵的抗性水平无明显变化。由此推测β1-tub基因可能在Foc4的生长发育、产孢及致病力等方面具有重要的作用。     

利用ITS1和ITS4通用引物扩增香蕉枯萎病菌核酸片段鉴定其生理小种

利用真菌核糖体rDNA区通用引物ITS1和ITS4,扩增采集自香蕉的13株镰刀菌包括18S rDNA部分序列、ITS1-5.8S-ITS2全部序列和28S rDNA部分序列的片段,通过BLAST序列比对分析,确定13株菌为尖孢镰刀菌[Fusarium oxysporum]。采用最大简约法,以层出镰刀菌[F.proliferatum(EU151490)]和茄病镰刀菌[F.solani(GQ376116)]为外群,将13株菌的序列与BLAST检索获得的尖镰孢古巴专化型(F.oxysporum f.sp.Cubense)相应序列构建了系统发育树。系统发育分析结果显示,13株菌与NCBI登录的4个尖镰孢古巴专化型菌株一起被分成3个亚群,亚群聚类结果与回接鉴定结果及文献报道的生理小种结果完全一致。     

香蕉枯萎病菌2个生理小种MAPK基因的克隆及序列分析

为了解香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense)1号生理小种(race 1)和4号生理小种(race4)丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)基因focMK1,focMK4的序列差异,根据番茄枯萎病(Fusarium oxysporum f.sp.lycopersici)的MAPK基因相关序列设计引物,利用PCR和RT-PCR技术,分别克隆了香蕉枯萎病菌2个生理小种的基因序列和开放阅读框。结果表明,所获得的2个MAPK基因均含有3个内含子和4个外显子,2个基因序列只有一个碱基差异,编码氨基酸355个,氨基酸组成无差异;根据生物信息学软件预测编码蛋白没有信号肽,具有2个功能位点,分子量和pI分别为41ku和6.47。该基因编码的蛋白具有高度保守性,与大多数植物致病菌的同源性都在90%以上,不同病原镰刀菌间的同源性接近100%。     

一种简便分离香蕉枯萎病菌的选择性培养基

为探寻在非无菌操作下能从土壤中快速且大量分离检测香蕉枯萎病菌,研制了一种用于检测香蕉枯萎病病原菌的选择性培养基-PCEA,其成分为:马铃薯200 g,CuSO_4·5H_2O 0.5 g,MgSO_4·7H_2O 0.6 g,KH_2PO_4 0.1 g,敌克松结晶粉(75%)3 g,硫酸链霉素0.75 g,95%酒精10mL,水1 000mL,pH5.8,琼脂18～20g.该培养基与其它常见分离培养基相比,无需无菌操作,且成分简单、检测率显著,抑菌效果好,病菌在其上生长快、菌落典型,是一种较为理想的选择性培养基.     

香蕉与枯萎病菌互作中3种酚类物质的含量变化研究

对抗枯萎病和感枯萎病2个香蕉品种进行人工接种枯萎病菌4号生理小种不同时间后,采用高效液相色谱测定法对2者根系内3种酚类物质含量变化进行分析.结果表明,接菌后,抗病和感病香蕉品种根系内的水杨酸、阿魏酸及绿原酸含量均比接种前高,但抗病品种的增加量比感病品种的大,且净增加量达到峰值的时间快;抗病品种内源水杨酸和绿原酸含量明显...     

香蕉枯萎菌原生质体形成与再生条件

通过对菌丝菌龄、酶液浓度、酶解时间、酶解温度、渗透压稳定剂的种类和浓度等因素的实验研究,得到了一种制备香蕉枯萎菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense,FOC)原生质体的有效方法,并在固体再生培养基上实现了原生质体的再生,再生率为22.5%。     

尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种红色荧光蛋白基因转化

采用PEG-CaCl2介导的原生质体转化体系,成功地将红色荧光蛋白基因DsRed转入到尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种B2菌株中。在显微镜下观察连续转接6代的转化子,结果都可以观察到很强的红色荧光,表明DsRed基因在转化的B2菌株中能稳定遗传。通过PCR验证,也表明红色荧光蛋白基因DsRed已经转入到尖孢镰刀菌中。对香蕉的致病力测定结果表明,转化子与野生型菌株B2相比没有明显差异。     

香蕉枯萎病菌菌株致病力分化及其原因研究

以田间表现出枯萎病症状的香蕉和粉蕉组织中分离获得的13株尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)为试验材料,分别测定了不同菌株对香蕉(巴西蕉)和粉蕉(广粉一号)的致病力以及在不同培养液中产生的细胞壁降解酶的活性和毒素含量。结果表明:不同菌株对香蕉和粉蕉的致病力存在明显差异;相关性分析显示,不同菌株产细胞降解酶活性与相应菌株侵染引起的寄主病情指数无相关性,产镰刀菌酸的含量与寄主病情指数呈极显著正相关(r=0.9326)。认为香蕉枯萎病菌菌株间产镰刀菌酸能力的不同是导致其致病力出现分化的主要原因之一。     

尖孢镰刀菌古巴专化型中SIX2和SIX6基因敲除突变体的生物学特性

尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f. sp. cubense,Foc)依据对寄主易感性分为4个不同的生理小种,其中4号生理小种(Foc4)几乎能危害目前所有栽培品种。为研究其SIX(secreted in xylem)蛋白编码基因SIX2和SIX6在Foc4对寄主差异性选择中的作用,利用PEG介导的原生质体转化法将基于pCT74质粒框架构建的SIX2、SIX6基因敲除质粒分别转入Foc4 B2菌株,分别得到了SIX2和SIX6基因敲除突变体,然后分析敲除突变体与野生型的生物学特性差异。生物学研究结果表明:SIX2、SIX6基因的缺失突变体均呈现菌丝稀疏、生长速率减慢、产孢率降低、菌丝异核率增加,对渗透压、外源氧等外源胁迫更为敏感等特征。致病力分析实验发现ΔFoSIX2和ΔFoSIX6突变体的孢子在香蕉苗的幼嫩根部附着量减少,孢子根部定殖能力降低;ΔFoSIX2菌株基本上丧失了对巴西蕉的致病力,而对粉蕉仍有较强的致病能力;ΔFoSIX6菌株则对粉蕉苗、巴西香蕉苗盆栽致病力均呈极显著下降。依据生物学与致病力测定结果,推测Foc4中SIX6基因决定Foc4对寄主的致病力,而SIX2基因则决定Foc4对寄主的差异性选择能力。     

香蕉枯萎病菌内源报告基因细胞周期蛋白C1基因FocFCC1的鉴定及分析

本研究克隆鉴定了香蕉枯萎病菌4号生理小种（Foc4）的细胞周期蛋白C1（Fusarium Cyclin C1,FCC1）基因FocFCC1,采用Split-marker同源重组技术获得基因敲除突变体ΔFocFCC1,通过比较突变体和野生菌株在生长速度、产孢量和致病力等方面的差异,探索了FocFCC1基因缺失对香蕉枯萎病菌生物学功能的影响,并评估了FocFCC1作为枯萎菌内源报告基因的可行性。结果表明：与Foc4野生型菌株相比,ΔFocFCC1菌丝生长缓慢、菌丝畸形及产孢量减少,对巴西蕉苗的致病力明显减弱,推测FocFCC1基因在Foc4的生长发育、产孢及致病力等方面具有重要作用。以FocFCC1为靶标基因,评估了两种基因敲除重组方法介导的基因敲除效率,利用红色表型作为判断依据,挑取再生板上有红色表型的转化子进行PCR检测,Split-marker重组方法获得阳性转化子比例为91.7%,而多片段装配融合方法获得阳性转化子的比例为64%。ΔFocFCC1出现典型红色菌落,红色表型与PCR检测的FocFCC1阳性敲除转化子一一对应,FocFCC1基因敲除后红色表型肉眼容易分辨,可作为香蕉枯萎病菌内源报告基因探索新的遗传操作技术在该菌上应用的可行性。     

香蕉枯萎病菌4号生理小种cat1基因敲除与表型分析

前期蛋白质组学研究发现尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种(Foc4)中的过氧化氢酶1(cat1)基因受到巴西蕉诱导上调表达,为研究cat1基因在Foc4侵染香蕉过程中的作用,利用同源重组方法敲除Foc4的cat1基因,并对获得的敲除突变体开展表型分析和致病性测定。结果表明:cat1基因缺失对Foc4的菌丝、孢子形态、菌落生长、抗渗透压胁迫和细胞壁选择性压力等没有影响;但引起菌株抵抗外源氧胁迫、细胞壁穿透能力、纤维素利用能力减弱和对巴西蕉的致病性减弱。显示cat1基因的产物通过清除香蕉分泌的活性氧在Foc4对香蕉的致病过程中起作用,并参与病原菌对寄主纤维素成分的代谢。此结果为进一步深入研究香蕉枯萎病菌的致病机理奠定基础。     

3种碳源条件下香蕉枯萎病菌次生代谢物合成基因的表达谱分析

在前期获得的香蕉枯萎病菌（Fusarium oxysporum f. sp. cubense, Foc）转录组数据基础上,本研究利用antiSMASH、PHI-base数据库对3种碳源条件下香蕉枯萎病1号小种（Foc 1）和4号小种（Foc 4）表达的次生代谢物合成基因进行了预测和表达谱分析。结果表明：3种碳源条件下,Foc共有486个候选的次生代谢物合成基因表达,并分类到32个次生代谢产物合成基因簇,其中13个基因可能与Foc的致病性相关。此外,Foc在3种碳源条件下次生代谢物合成基因的表达模式存在明显差异,特别是在寄主细胞壁条件下Foc差异表达的次生代谢物合成基因最多;而且Foc 4相较于Foc 1在侵染寄主细胞壁时有更多的次生代谢物合成基因特异表达或高表达。以上研究结果将为进一步明确次生代谢产物在Foc致病过程中的作用机理提供理论依据。     

香蕉枯萎病菌内源报告基因比卡菌素聚酮合酶编码基因Bik1的鉴定及应用

香蕉枯萎病是由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f.sp.cubense,Foc)引起的香蕉毁灭性土传病害,其中4号生理小种(Foc4)能感染几乎所有的香蕉品系,危害最严重.本研究克隆鉴定Foc4比卡菌素聚酮合酶编码基因(bikaverin PKS-encoding gene,Bik1)Foc...     

香蕉枯萎病菌粗毒素的毒性及其模型

以香蕉组织培养苗为受试植物,蕉苗受毒素作用后的病情指数为指标,测定香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense)粗毒素对蕉苗的毒性。结果表明,毒素处理72,96,120和144h引致香蕉苗受害程度(以病情指数表示)达90的剂量(TD90)的质量浓度分别为2057.20,1245.49,549.54,380.19μgmL,蕉苗的受害程度存在着随处理时间延长和处理剂量的增加而加重的趋势。根据毒素对蕉苗的毒性测定结果,建立了蕉苗受毒素作用的“时间-剂量-受害程度”模型。根据模型的分析结果认为,粗毒素引致蕉苗受害的有效时间为96~120h,有效剂量质量浓度为260.0~130.0μgmL。