荔枝霜疫霉自噬相关基因的鉴定与表达分析

 细胞自噬(Autophagy)是一种真核生物中高度保守的胞内物质降解和循环再利用的生理过程,其调控细胞动态平衡、压力适应和细胞程序性死亡,与植物病原真菌生长发育、孢子形成、侵染等一系列过程密切相关。荔枝霜疫霉(Peronophythora litchii)侵染引起的荔枝霜疫病严重危害荔枝生产及采后贮藏。本研究利用模式物种中已知的自噬相关蛋白,采用同源比对的方法在荔枝霜疫霉基因组数据库中鉴定到19个同源蛋白,分属16种蛋白类型。分析基因结构和蛋白保守功能域,发现荔枝霜疫霉自噬相关基因均具有内含子,且数目差异明显;所鉴定候选蛋白都具有相应分组的保守功能域,而PlATG1a在C端具有2个额外的ATG11功能域,PlATG11则在其N端包含1个APG17功能域。进一步对具有核心功能且多成员的自噬相关蛋白ATG1、ATG6、ATG8和ATG18进行系统进化和序列模块分析发现,这些蛋白在不同物种之间十分保守,但是其同源蛋白间存在分化。通过转录组数据分析和qRT-PCR验证结果显示,荔枝霜疫霉中自噬相关基因在生长发育和侵染阶段均有表达,与菌丝阶段相比,PlATG1a、 PlATG2、PlATG3、PlATG6a、PlATG8、PlATG18a基因在游动孢子阶段特异上调表达,其中PlATG8最为显著;PlVPS34在孢子囊阶段特异诱导表达,PlATG1b、PlATG12、PlATG17在孢子囊与游动孢子阶段上调表达但是在侵染阶段下调表达;PlATG6b、PlATG9、PlATG10、PlATG13、PlATG14及PlVPS15基因在生长发育和侵染阶段均表现出不同程度的上调表达,PlATG7、PlATG11、PlATG18b 则在侵染阶段显著下调表达。结果表明,细胞自噬可能参与调控荔枝霜疫霉的生长发育及致病过程。     

假禾谷镰孢中三角状五肽重复蛋白的全基因组鉴定与表达分析

 假禾谷镰孢(Fusarium pseudograminearum, Fp)是引起小麦茎基腐病的优势病原菌,但关于该病原菌致病机理的研究报道很少。三角状五肽重复蛋白(Pentatricopeptide repeat protein,Ppr)为一类核编码的RNA结合蛋白,通过结合特定的RNA序列调控靶标基因RNA的成熟过程,参与线粒体基因组转录和翻译。Ppr蛋白在植物、动物(包括人)及酵母中有一些研究报道,但在丝状真菌特别是植物病原真菌中鲜见报道。为了明确假禾谷镰孢中PPR基因家族的特征,本研究通过全基因组Blastp分析,共鉴定出8个PPR候选基因序列FpPPR1~FpPPR8,主要分布在1号、3号、4号染色体上,基本不含有内含子。理化性质与功能预测显示,Ppr为亲水性蛋白,氨基酸长度510~1 353 aa,分子量59.09~152.23 kDa,等电点为5.23~9.69,其中FpPpr3和FpPpr7为稳定蛋白,其他6个蛋白为不稳定蛋白。亚细胞定位预测显示,Ppr蛋白主要位于线粒体。FpPpr1、FpPpr3、FpPpr5、FpPpr6和FpPpr7的3D结构预测形成明显的超螺旋结构。在假禾谷镰孢营养阶段和侵染过程的转录组数据中分析了8个基因表达模式,通过qRT-PCR进行验证,FpPPR1、FpPPR3、FpPPR5在菌丝阶段高表达,FpPPR1、FpPPR5在侵染后期显著下调。本研究结果为进一步研究假禾谷镰孢中PPRs基因的生物学功能奠定基础。     

禾谷镰孢菌γ-微管蛋白基因克隆及其与多菌灵抗药性关系分析

根据禾谷镰孢菌参考菌株NRRL31084(PH-1)的γ-微管蛋白基因核苷酸序列设计5对引物,采用PCR方法从禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)对多菌灵(MBC)的敏感菌株、室内诱导及田间多菌灵抗药性菌株中分段扩增测序,获得了γ-微管蛋白基因全序列.该基因全长1 868 bp,含有5个内元,编码一含493aa的多肽;与PH-1的γ-微管蛋白基因核苷酸序列同源性99%,存在10个差异核苷酸,与所编码的氨基酸序列同源性100%;与其它7种真菌的γ-微管蛋白基因所编码的氨基酸序列同源性为31%～72%.中国的2个敏感菌株和4个抗药菌株的γ-微管蛋白基因序列完全相同,认为多菌灵抗药性与该微管蛋白变异无关.     

FpStuA参与假禾谷镰孢的产孢和致病性

 假禾谷镰孢是一种土传真菌,其引起的小麦茎基腐病已成为威胁我国小麦生产的重要病害。APSES蛋白是真菌中保守存在的一类转录因子,参与多种细胞生理过程。本研究,我们在假禾谷镰孢中鉴定到StuA同源蛋白FpStuA。qRT-PCR分析发现FpStuA在假禾谷镰孢分生孢子和侵染阶段诱导表达。通过PEG介导的原生质体转化方法获得3个FpStuA基因缺失的突变体。与假禾谷镰孢野生型菌株相比,Δfpstua突变体的生长速度明显减慢,气生菌丝减少;分生孢子的产生比野生型减少70%,且Δfpstua突变体分生孢子变短、分隔减少;Δfpstua突变体对大麦叶片、小麦胚芽鞘和小麦根的致病性均显著降低,脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)合成明显减少。综上结果,转录因子FpStuA对假禾谷镰孢的生长、产孢和致病性都非常重要。     

禾谷镰孢菌γ-微管蛋白基因克隆及其与多菌灵抗药性关系分析

 根据禾谷镰孢菌参考菌株NRRL31084(PH-1)的γ-微管蛋白基因核苷酸序列设计5对引物,采用PCR方法从禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)对多菌灵(MBC)的敏感菌株、室内诱导及田间多菌灵抗药性菌株中分段扩增测序,获得了γ-微管蛋白基因全序列。该基因全长1 868bp,含有5个内元,编码一含493aa的多肽;与PH 1的γ-微管蛋白基因核苷酸序列同源性99%,存在10个差异核苷酸,与所编码的氨基酸序列同源性100%;与其它7种真菌的γ-微管蛋白基因所编码的氨基酸序列同源性为31%~72%。中国的2个敏感菌株和4个抗药菌株的γ-微管蛋白基因序列完全相同,认为多菌灵抗药性与该微管蛋白变异无关。     

河南省小麦假禾谷镰孢菌对氟环唑的敏感性

为了解河南省假禾谷镰孢菌对氟环唑的敏感性,本文采用菌丝生长速率法测定了氟环唑对2019年从河南省16个地市分离的100株假禾谷镰孢菌的毒力。结果表明：氟环唑对供试菌株菌丝生长的EC₅₀值为0.002 4～0.505 4μg·mL^-1,EC₅₀平均值为(0.109 3±0.095 7)μg·mL^-1;敏感性频率分布图显示,89株供试菌株位于相应的主峰范围内,敏感性频率分布为连续单峰曲线,将其EC₅₀平均值为(0.082 1±0.046 8)μg·mL^-1作为假禾谷镰孢菌对氟环唑的敏感性基线。方差分析显示：不同地市菌株对氟环唑的敏感性差异较小,各地市菌株EC₅₀平均值变化范围为0.050 8～0.296 8μg·mL^-1;同一地市菌株对氟环唑的敏感性差异较大,商丘虞城最不敏感菌株的EC₅₀值是最敏感菌株的210.58倍。聚类分析表明：河南省假禾谷镰孢菌对氟环唑的敏感性差异与菌株的地理来源无明显关...     

河南省禾谷镰孢菌对丙硫菌唑的敏感性

采用菌丝生长速率法,测定了2019—2021年采自河南省11个市的278株禾谷镰孢菌Fusarium graminearum对丙硫菌唑的敏感性。结果表明：供试278株禾谷镰孢菌对丙硫菌唑的敏感频率呈单峰且近似正态分布,各菌株EC₅₀值的范围在0.609～3.868μg/mL之间,最大值为最小值的6.35倍,平均值为(1.741±0.690)μg/mL。此外,不同年份的禾谷镰孢菌对丙硫菌唑的敏感性水平无显著差别。2020年菌株最不敏感,平均EC₅₀值为(1.894±0.652)μg/mL,2021年菌株最敏感,平均EC₅₀值为(1.643±0.701)μg/mL。不同地区的禾谷镰孢菌对丙硫菌唑的敏感性水平有显著性差异。济源市的菌株最不敏感,平均EC₅₀值为(2.175±0.632)μg/mL;开封市的菌株最敏感,平均EC₅₀值为(1.137±0.419)μg/mL;焦作市菌株间敏感性差异最大,最大值为最小值的6.21倍,平均EC₅₀值为(2.073±0.68...     

大豆疫霉细胞凋亡相关基因的鉴定与表达分析

为探讨大豆疫霉Phytophthora sojae细胞凋亡潜在的调控机制,根据已知的细胞凋亡蛋白,利用在线工具BLASTP、pFAM和SMART在大豆疫霉蛋白组数据库中鉴定细胞凋亡同源蛋白并构建其进化树,通过转录组数据和实时荧光定量PCR技术分析细胞凋亡相关基因在大豆疫霉生长、发育及侵染不同时期的表达情况。结果显示:在大豆疫霉中共鉴定到13个细胞凋亡同源蛋白,包括核酸内切酶G(PsNUC1)、细胞色素c(PsCYCS)、凋亡诱导因子(PsAIF)、丝氨酸蛋白酶(PsHtrA-1、PsHtrA-2和PsHtrA-3)、多聚ADP核糖聚合酶(PsPARP-1、PsPARP-2和PsPARP-3)和TatD核酸酶(PsTatD1、PsTatD2、PsTatD3和PsTatD4)。在进化上,PsNUC1、PsCYCS、PsAIF、PsHtrA-1、PsPARP-1、PsPARP-2、PsPARP-3、PsTatD1和PsTatD2与人及秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans的同源蛋白亲缘关系较近,而与真菌相关蛋白亲缘关系较远,PsHtrA-2、PsHtrA-3、PsTatD3和PsTatD4与酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae相关蛋白相似度更高,说明大豆疫霉细胞凋亡蛋白在进化中发生了较大变异。大豆疫霉细胞凋亡相关基因PsHtrA-1和PsRARP-1在孢子囊阶段诱导表达,PsHtrA-2和PsRARP-2在游动孢子阶段上调表达,PsAIF、PsHtrA-3、PsRARP-1和PsRARP-2在侵染阶段明显诱导表达,PsCYCS在侵染阶段下调表达。细胞凋亡相关基因在大豆疫霉不同阶段的表达模式有较大差异,说明细胞凋亡在大豆疫霉生长、发育及致病过程中具有重要作用。     

抗氰烯菌酯假禾谷镰孢突变体的诱导及其生物学特性

为评估引起小麦茎基腐病的病原菌假禾谷镰孢Fusarium pseudograminearum对氰烯菌酯的抗性风险,对5株敏感菌株进行了室内药剂驯化,获得33株抗性突变体,突变频率为16.5%,其对氰烯菌酯的抗性水平范围为7.39～1 665.76倍,3株表现低抗,4株表现中抗,26株表现高抗;发现在myosin-5基因上存在11种抗性突变类型,其中217位的丝氨酸突变为亮氨酸(S217L)、420位的谷氨酸突变为赖氨酸(E420K)和135位的丙氨酸突变为苏氨酸(A135T)为主要突变类型,其比例分别为45.5%、15.2%和9.1%。S217L型抗性突变体的产孢量显著下降,菌丝生长速率和致病力与亲本菌株无显著差异。E420K型抗性突变体的菌丝生长速率和致病力显著下降,产孢量与亲本菌株无显著差异。A135T型抗性突变体的菌丝生长速率和产孢量与亲本菌株无显著差异。研究结果表明假禾谷镰孢在药剂选择压力下易形成氰烯菌酯的抗性群体,对氰烯菌酯存在中到高等的潜在抗性风险,其myosin-5的点突变与其对氰烯菌酯的抗性相关。     

禾谷镰孢菌β-1,3-葡聚糖合成酶催化亚基GLS2异源表达体系的建立

本研究旨在利用草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda昆虫细胞Sf9-杆状病毒表达系统筛选禾谷镰孢菌Fusarium graminearum β-1,3-葡聚糖合成酶催化亚基GLS2在昆虫细胞中的异源表达载体和分离纯化所用的去污剂,为后续研究该蛋白与药剂的结合模型提供基础。通过对杆状病毒表达质粒pFastBac进行设计和改造、利用同源重组的方法构建质粒、使用昆虫细胞表达系统对重组蛋白进行异源表达、筛选适合提取目的蛋白的去污剂等方法,得到适合禾谷镰孢菌β-1,3-葡聚糖合成酶催化亚基GLS2异源表达的载体和分离目的蛋白的方法。结果表明,载体pFastBac-GP67-8×His-GFP-TEV-FgGLS2、pFastBac-HA-8×His-GFP-TEV-FgGLS2、pFastBacGP67-6×His-2×Strep-TEV-FgGLS2和pFastBac-FgRHO-TEV-8×His均可在草地贪夜蛾昆虫细胞Sf9表达系统中进行表达,其中：GP67-8×His-GFP-TEV-FgGLS2融合蛋白可以用去污剂十二烷基二甲胺氧化胺(dodecyldimethylami...     

温度对假禾谷镰刀菌生长、侵染及茎基腐病发生的影响

研究温度对小麦茎基腐病发生的影响,可为病害的发生规律和生态防控措施的研究提供依据。本研究测定了温度对假禾谷镰刀菌菌丝生长、孢子萌发、对寄主小麦侵染以及在植株体内扩展的影响,结果表明,假禾谷镰刀菌菌丝生长的温度范围为4℃～30℃,其中28℃最适于菌丝的生长,孢子萌发的温度范围为4℃～35℃,其中12℃～30℃较适宜分生孢子萌发,17℃～28℃为假禾谷镰刀菌侵染小麦的适宜温度范围,假禾谷镰刀菌在小麦植株体内扩展的适宜温度范围在22℃～30℃;通过不同温度培养试验以及田间小麦不同生育期接种试验测定温度对小麦茎基腐病发生的影响,结果表明,播种期、起身期接种的小麦茎基腐病发生高于越冬苗期接种处理,而此期的温度较越冬苗期利于假禾谷镰刀菌的侵染和小麦茎基腐病的发生。     

温度对假禾谷镰刀菌生长、侵染及茎基腐病发生的影响

 研究温度对小麦茎基腐病发生的影响,可为病害的发生规律和生态防控措施的研究提供依据。本研究测定了温度对假禾谷镰刀菌菌丝生长、孢子萌发、对寄主小麦侵染以及在植株体内扩展的影响,结果表明,假禾谷镰刀菌菌丝生长的温度范围为4℃~30℃,其中28℃最适于菌丝的生长,孢子萌发的温度范围为4℃~35℃,其中12℃~30℃较适宜分生孢子萌发,17℃~28℃为假禾谷镰刀菌侵染小麦的适宜温度范围,假禾谷镰刀菌在小麦植株体内扩展的适宜温度范围在22℃~30℃;通过不同温度培养试验以及田间小麦不同生育期接种试验测定温度对小麦茎基腐病发生的影响,结果表明,播种期、起身期接种的小麦茎基腐病发生高于越冬苗期接种处理,而此期的温度较越冬苗期利于假禾谷镰刀菌的侵染和小麦茎基腐病的发生。     

假禾谷镰刀菌LAMP快速检测方法的建立

<正>假禾谷镰刀菌(Fusarium pseudograminearum)1999年由Aoki等[1]在澳大利亚首次发现,是引起冠腐病和赤霉病的主要病原,该病菌在世界小麦产区造成严重的经济损失,包括澳大利亚、北美、土耳其、和新西兰等地区,在澳大利亚冠腐病对小麦生产造成的损失超过了5 600万美元。特别在昆士兰、威尔士南部和澳大利亚南部的部分地区发生尤为严重。2011年Li等[2]在中国河南省矮抗58小     

水稻热休克蛋白HSP70基因克隆、表达分析及原核表达

为明确水稻热休克蛋白70（heat shock protein 70,HSP70）基因在逆境胁迫下的表达特征,以日本晴粳稻水稻品种为材料,通过基因克隆方法获得水稻HSP70基因cDNA全长序列,并采用生物信息学的方法分析其序列特征,利用实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,RT-qPCR）技术测定不同水稻组织、不同激素、不同温度以及不同逆境下HSP70基因的相对表达量,同时对其原核表达条件进行优化。结果表明,水稻HSP70基因全长1 950 bp,预测蛋白大小为71.18 kD,等电点为5.10,亚细胞定位于细胞质内,有较强的亲水性。水稻HSP70蛋白序列与香蕉HSP70蛋白序列的亲缘性较高;水稻HSP70基因表达具有组织特异性,在茎中的相对表达量最高,在根中最低;低温胁迫后,水稻HSP70基因在12 h内基因相对表达量相对稳定,在24 h时相对表达量达到峰值,为9.60;高温胁迫后,在较短时间内水稻HSP70基因显著上调并达到峰值,为79.10;激素吲哚乙酸、脱落酸和油菜素内酯均能诱导水稻HSP70基因表达;但在甘露醇模拟干旱和NaCl盐胁迫处理下,水稻HSP70基因的相对表达量呈现先升后降的趋势。水稻HSP70蛋白的最佳诱导温度是30℃,异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷最佳诱导浓度为1.2 mmol/L。     

禾谷镰刀菌中磷脂酰肌醇转运蛋白功能分析

磷脂酰肌醇转运蛋白(phosphatidylinositol transfer protein,PITP)保守存在于真核生物中,负责膜系统中磷脂酰肌醇和磷脂酰胆碱的转运,参与胞内的脂类信号调控过程。由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病严重威胁粮食产量和食品安全,而在禾谷镰刀菌的研究中发现磷脂信号网络中的关键元件参与病原菌致病过程的调控。我们利用基因敲除的方法对禾谷镰刀菌中PITP家族的功能进行分析,在禾谷镰刀菌中鉴定了7个PITP蛋白的编码基因,并成功获得了其单敲除突变体。通过表型分析发现,这7个基因的单敲除突变体在营养生长、无性及有性生殖和致病性方面与野生型菌株并无明显差异。研究结果表明:1)禾谷镰刀菌中的PITP基因并不是看家基因;2)不同PITP基因之间可能存在功能冗余;3)丝状真菌中PITP的生理功能与酵母中的PITP存在显著差异。     

FocVel2基因对黄瓜枯萎病菌丝生长及毒力的影响

 由尖孢镰孢菌黄瓜专化型引起的黄瓜枯萎病是世界黄瓜生产上的一种毁灭性病害。本研究鉴定了尖孢镰孢菌黄瓜专化型丝绒蛋白的一个同源基因FocVel2,利用基因敲除和互补的方法研究该基因的功能。敲除突变体菌株ΔFocVel2出现明显的表型变化,包括菌落生长速率降低和产孢量降低,并且敲除突变株对黄瓜幼苗毒力明显减弱,回补突变体菌株能够恢复敲除突变体ΔFocVel2的所有缺陷。总之,研究结果发现丝绒蛋白基因FocVel2在菌体无性繁殖以及侵染过程中起到重要作用。     

FocVel2基因对黄瓜枯萎病菌丝生长及毒力的影响

 由尖孢镰孢菌黄瓜专化型引起的黄瓜枯萎病是世界黄瓜生产上的一种毁灭性病害。本研究鉴定了尖孢镰孢菌黄瓜专化型丝绒蛋白的一个同源基因FocVel2,利用基因敲除和互补的方法研究该基因的功能。敲除突变体菌株ΔFocVel2出现明显的表型变化,包括菌落生长速率降低和产孢量降低,并且敲除突变株对黄瓜幼苗毒力明显减弱,回补突变体菌株能够恢复敲除突变体ΔFocVel2的所有缺陷。总之,研究结果发现丝绒蛋白基因FocVel2在菌体无性繁殖以及侵染过程中起到重要作用。