禾谷镰孢菌产玉米赤霉烯酮毒素zearalenone的PCR检测

玉米赤霉烯酮（zearalenone,ZEN）是由镰孢菌产生的真菌毒素,该毒素具有雌性激素生物活性。PKS4基因是禾谷镰孢菌中玉米赤霉烯酮生物合成途径中的必需基因。根据PKS4基因序列,设计一对PKS4基因特异性引物,通过检测PKS4基因的存在间接检测ZEN毒素的产生。特异引物在禾谷镰孢菌菌株以及被禾谷镰孢菌侵染的小麦籽粒中都能稳定地扩增出大小为1 076 bp的特异片段,扩增片段与PKS4基因（DQ019316）相同区段序列相似性达99.63%。同时,酶联免疫吸附法（ELISA）验证了PCR的检测结果,证明了该技术的可靠性。     

一种改进的尖孢镰刀菌的实时荧光定量PCR检测方法

为实现荧光定量PCR对土壤病原真菌数量更为高效、灵敏的检测,本研究将液体培养的孢子悬浮液和长年耕作的水稻土制作成孢子浓度为4×10~1~4×10~6 spore/g的带菌土,采用MoBio PowerSoil@DNA Isolation Kit提取模拟带菌土壤总DNA,引入常规PCR预扩增包含qPCR目标序列的1 446bp片段,以预PCR产物为模板进行qPCR,构建荧光定量PCR标准曲线。研究结果表明:以试剂盒提取的带菌土壤总DNA为模板绘制的qPCR标准曲线相关系数r为0.985,检测下限为4×10~3 spore/g土;引入预PCR后,qPCR标准曲线相关系数r为0.974,检测下限为4×10~2 spore/g土,较未引入时提高了10倍,结合不同土壤病原真菌的特异性引物,该检测方法可为土壤病原真菌的有效定量检测提供技术支撑。     

我国玉米穗腐病致病镰孢种群及禾谷镰孢复合种的鉴定

为阐明中国玉米镰孢穗腐病的主要致病镰孢菌种类及其分布特征,采用形态学、培养特征及特异性分子鉴定方法,对采集自我国18省100个县的玉米籽粒样品进行分离鉴定,并通过TEF-1α基因序列测定解析禾谷镰孢复合种的构成.结果表明,在我国引起玉米穗腐病的主要致病菌为镰孢菌,分离频率为56.0%,其次还有青霉菌、曲霉菌、木霉菌等.138个镰孢菌分离物中鉴别出7个种及复合种,其中拟轮枝镰孢菌Fusarium verticillioides(56.5%)和禾谷镰孢复合种F.graminearum species complex(37.7%)为广泛分布的优势致病种类,其余为黄色镰孢菌F.culmorum(2.2%)、层出镰孢菌F.proliferatum(1.5%)、尖镰孢复合种F.oxysporum species complex(0.7%)、茄镰孢复合种F.solani species complex(0.7%)和亚粘团镰孢菌F.subglutinans(0.7%).在禾谷镰孢复合种中鉴定出3个独立种:广泛分布的禾谷镰孢菌F.graminearum sensu stricto(59.6%)、分布在云南、贵州及陕西商洛等南方生态区的南方镰孢菌F.meridionale(25.0%)和分布在内蒙古、吉林、山西、河北及北京等北方生态区的布氏镰孢菌F.boothii(11.5%).     

啤酒花矮化类病毒实时荧光定量RT-PCR检测方法的建立与应用

为建立一种快速、灵敏、特异的定量检测啤酒花矮化类病毒(Hop stunt viroid,HSVd)的实时荧光定量RT-PCR (RT-qPCR)方法,设计了2对引物及特异探针,体外转录制备了RNA标准品,绘制标准曲线,并对该方法的特异性、灵敏度和重复性进行评估.建立的定量标准曲线Ct值与模板拷贝数对数之间呈良好的线性关系,相关系数R2为0.9988,扩增效率为95％;该方法的特异性好,与啤酒花潜隐类病毒(HLVd)、葡萄黄斑类病毒1(GYSVd-1)、葡萄黄斑类病毒2(GYSVd-2)和桃潜隐花叶类病毒(PLMVd)均无交叉反应;灵敏度为1.0×102拷贝/μL,比普通RT-PCR高10倍;试验内及试验间重复性试验的变异系数均小于3％.研究表明该方法适用于实际样品中HSVd的快速定量检测.     

穿刺巴斯德芽菌荧光定量PCR检测方法的建立与应用

以穿刺巴斯德芽菌16S rDNA片段为靶标,通过对荧光定量PCR反应条件的摸索,建立该菌的荧光定量PCR检测方法.所选靶点最适退火温度60℃,正、反向引物的最佳浓度搭配为900、300 nmol/L;以Ct值和质粒拷贝浓度对数为坐标轴建立标准曲线,回归方程为y=-3.200×logx+ 34.43,R2值为0.998,PCR扩增效率为105.4％,对含穿刺巴斯德芽菌芽胞的土壤样品检测阈值为2×103个/g土壤.该方法敏感度高、特异性好,能够运用于穿刺巴斯德芽菌的定性、定量检测.     

番茄煤污假尾孢叶斑病菌实时荧光定量PCR检测技术的建立及应用

为快速、准确地对番茄煤污假尾孢Pseudocercospora fuligena进行检测与定量分析,基于其Avr4基因设计特异性引物JWB-9F/JWB-7R,建立实时荧光定量PCR检测技术,分析该检测技术的特异性和灵敏度,并利用采集自重庆市、河北省和广西壮族自治区的14份材料对该检测技术的应用效果进行验证。结果表明,引物JWB-9F/JWB-7R仅可从番茄煤污假尾孢基因组DNA中扩增出232 bp的目的片段,特异性良好;实时荧光定量PCR检测技术的灵敏度为67.09 copies/μL,是普通PCR检测技术的1 000倍。且该实时荧光定量PCR检测技术可以实现未显症样本中番茄煤污假尾孢的定量检测,检测限为6.02×10~2copies/μL,实际应用效果较好。表明所建立的实时荧光定量PCR检测技术可用于番茄煤污假尾孢叶斑病的早期诊断和预测预报。     

我国东北地区玉米苗枯病致病真菌的种类与分布研究

采集东北地区(黑龙江、吉林和辽宁省)玉米苗枯病的病株800株,采用组织分离法共分离组织8 000块,得到真菌7 049株,真菌分离频率为88.11％.其中镰孢菌共4 034株,占分离所得真菌总株数的57.23％.黑龙江、吉林和辽宁各省分离所得的苗枯病致病镰孢菌株数在各省分离所得的真菌总株数中所占比例基本一致,分别为56.89％、61.26％和55.07％.表明镰孢菌在3省均为玉米苗枯病的主要致病菌.同时,在分离出的真菌中有丝核菌1 099株,占分离真菌总株数的15.59％.但是,3省所分离到的菌株比率存在明显差异,分别为16.09％、9.47％和18.87％.     

MB和CMC液体培养基对禾谷镰孢产孢水平的影响

禾谷镰孢分生孢子定量接种是研究作物抗禾谷镰孢的必要手段?本试验利用绿豆(mung bean, MB)与羧甲基纤维素(carboxylmethyl cellulose, CMC)液体培养基在相同条件下培养禾谷镰孢, 比较两种培养基对禾谷镰孢产孢效率的影响; 并用两种培养基诱导分生孢子制成相同浓度孢子悬浮液, 对75个玉米家系进行人工接种鉴定, 检测不同培养基所产分生孢子致病性差异?结果表明, CMC培养基诱导分生孢子增长率(k2=1.125)大于MB培养基诱导增长率(k1=0.844)?在培养第14天, MB培养基诱导获得的分生孢子平均浓度为2.51×105个/mL, CMC培养基诱导的为3.62×105个/mL, 比MB培养基诱导多44.22%?用两种培养基诱生的孢子进行田间接种, 玉米穗腐病发病程度无明显差异?CMC培养基具有产孢快?孢子浓度高的优点, 是一种适宜禾谷镰孢分生孢子诱生的高效液体培养基?     

菠萝凋萎相关病毒-1实时荧光定量RT-PCR检测体系的建立与应用

菠萝凋萎相关病毒-1( Pineapple mealybug wilt associated virus-1, PMWaV-1)是田间检出率最高的菠萝凋萎病毒。本研究根据PMWaV-1 CP基因保守序列设计特异性TaqMan探针和引物, 建立并优化了PMWaV-1实时荧光定量RT-PCR检测方法。优化后的反应体系制备的标准曲线为 y=-3.307×logx+38.18, 相关系数 r2为0.998。试验结果表明, 该方法能特异性地检测PMWaV-1, 对PMWaV-2、3和阴性对照均无反应; 最低检测限达到40拷贝。重复性试验表明批内和批间变异系数均小于1.98%, 是一种操作简便、特异性强、灵敏度高、重复性较好的PMWaV-1定量检测方法。样品检测结果表明PMWaV-1在菠萝植株老叶、嫩叶和吸芽中的病毒含量呈递减趋势。     

引起玉米穗腐病的两种镰孢菌双重PCR快速检测体系的建立

禾谷镰孢(Fusarium graminearum)和拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)是引起玉米穗腐病的两种主要病原菌。为了建立这两种病原菌的快速和定量检测体系,本研究分别设计了针对F.graminearum和F.verticillioides的基因特异性引物,建立了双重PCR反应体系,并从DNA浓度、引物浓度和退火温度3个方面对反应体系进行了优化。结果表明,退火温度为54℃和58℃时扩增效果较好,DNA模版的检测灵敏度可以达到6.25 ng·μL~(-1);F.graminearum和F.verticillioides引物最佳终浓度配比为0.2μmol·L~(-1)/0.4μmol·L~(-1)。本研究建立的双重PCR对同时鉴别引起玉米穗腐病的两种主要镰孢菌提供了准确、快速、灵敏的检验检疫技术。     

基于链特异性RNA-seq的禾谷镰刀菌全生活史转录组分析

为明确植物病原真菌禾谷镰刀菌Fusarium graminearum全生活史的转录组特征和基因表达模式,采用生物信息学技术对其生活史不同阶段15个时期或组织的链特异性RNA-seq数据进行分析。结果表明,共有8 106个基因在所有时期均有表达,为禾谷镰刀菌生活史核心基因,占总基因数的47.2%;有性生殖和侵染过程中表达的基因数相对较多,其中有性生殖后期表达的基因数最多,达15 221个;无性产孢和侵染小麦穗过程中基因表达水平整体较高,而分生孢子中基因表达水平最低。在燕麦培养基上禾谷镰刀菌气生菌丝的基因表达模式与侵染过程中的基因表达模式较为相似,而与营养生长菌丝的基因表达模式差异较大。该菌次生代谢物合成特征酶基因和分泌蛋白基因的表达模式均分成3类,即分别在侵染、营养生长和有性生殖过程上调表达,暗示其在生活史不同阶段的特异性功能。     

禾谷镰孢菌对氟唑菌酰羟胺敏感性基线的建立及药剂田间防效

为明确琥珀酸脱氢酶抑制剂类新型吡啶酰胺杀菌剂氟唑菌酰羟胺在中国小麦赤霉病防治中的应用潜力,分别采用菌丝生长速率法和孢子萌发法,测定了氟唑菌酰羟胺对湖北省6个地区106株禾谷镰孢菌的室内毒力、田间防效及其与多菌灵和氰烯菌酯的交互抗性。结果显示:氟唑菌酰羟胺对106株禾谷镰孢菌菌丝生长的EC₅₀值为 (0.018 0 ± 0.209 0) mg/L,平均值为 (0.072 8 ± 0.025 9) mg/L;对分生孢子萌发的EC₅₀值为 (0.052 7 ± 0.473 2) mg/L,平均值为 (0.176 0± 0.059 6) mg/mL;且其EC₅₀值频率分布均呈单峰曲线,因此可分别将菌丝生长和孢子萌发的平均EC₅₀值作为禾谷镰孢菌对氟唑菌酰羟胺的敏感性基线。初步的交互抗性测定结果表明,抗多菌灵或氰烯菌酯的菌株对氟唑菌酰羟胺均未表现出抗性。田间试验显示,氟唑菌酰羟胺有效剂量200 g/hm2处理的防效 (超过90.0%) 显著高于对照药剂氰烯菌酯600 g/hm2的防效 (78.0%),与空白对照相比增产效果在127%~135%之间。经氟唑菌酰羟胺处理后,小麦籽粒中由禾谷镰孢菌产生的毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇 (DON) 的含量比空白对照降低了55.09%。研究表明,氟唑菌酰羟胺对禾谷镰孢菌呈现出较高的室内活性且田间防效优越,同时还能降低小麦籽粒中DON毒素的含量及提高小麦产量,因此可作为生产中防治小麦赤霉病的替代或后备药剂,同时也可考虑用作为禾谷镰孢菌对多菌灵抗性治理的替代药剂。     

Development of PCR assays to Tri7 and Tri13 trichothecene biosynthetic genes, and characterisation of chemotypes of Fusarium graminearum, Fusarium culmorum and Fusarium cerealis

Fusarium graminearum, Fusarium culmorum and Fusarium cerealis are major causal agents of Fusarium Head Blight (scab) which is a disease of global significance in all cereal growing areas. These fungi produce trichothecene mycotoxins, principally nivalenol (NIV) and deoxynivalenol (DON). Genes Tri13 and Tri7 from the trichothecene biosynthetic gene cluster convert DON to NIV (Tri13) and NIV to 4-acetyl-NIV (Tri7). We have developed positive–negative PCR assays based on these two genes, which accurately indicate a DON or NIV chemotype in F. graminearum, F. culmorum and F. cerealis. These assays are useful in assessing the risk of trichothecene contamination, and can be informative in epidemiological studies. All NIV chemotype isolates studied have functional copies of both Tri13 and Tri7, and all DON-producing isolates have both genes disrupted or deleted. We have identified several mutations in these genes, which are conserved across F. graminearum lineage, RAPD and SCAR groupings and between the three species. There appears to be evidence of inter-species hybridisation within the trichothecene biosynthetic gene cluster.     

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。     

117个玉米品种对禾谷镰孢根腐病的抗性鉴定及根腐病对苗势与产量的影响

为评价东北地区玉米主推品种对禾谷镰孢根腐病的抗性水平,探究根腐病发生与苗势、产量损失间的关系,采用人工接种方法鉴定东北地区117个玉米主推品种对禾谷镰孢根腐病的抗性水平,应用室内盆栽试验分析自交系LN810在施用氮、磷、钾及复合肥后对禾谷镰孢根腐病发生和苗势的影响,在田间对先玉335接种禾谷镰孢菌Fusarium graminearum后探究根腐病发生程度对其苗势及产量的影响。结果显示,117个玉米品种对禾谷镰孢根腐病的抗性差异明显,鉴定出高抗品种14个,抗病品种44个,中抗品种47个,感病品种12个,其中表现中抗以上的品种占89.74%,且中早熟材料均表现为抗性。与未施肥相比,施用磷钾肥后玉米禾谷镰孢根腐病发生率最低,为22.03%。按照禾谷镰孢根腐病发生程度从轻到重将先玉335群体划分为一、二、三类苗,级别越高苗势越弱,产量测定发现二、三类苗的平均产量较一类苗的平均产量分别下降了39.97%和76.39%。表明东北地区主推玉米品种大部分对禾谷镰孢根腐病表现出抗性,但仍有部分品种存在较大感病风险,且该病害的发生程度与幼苗长势和产量呈负相关,施用磷钾肥可降低该病害的发生率。     

枯草芽胞杆菌与氟环唑联用对禾谷镰孢霉的增效作用机制

为验证枯草芽胞杆菌与氟环唑联用对禾谷镰孢霉的增效作用,用平板倒扣法和固体平板扩散法—打孔法测定菌药联用后枯草芽胞杆菌挥发性物质、抗真菌蛋白对禾谷镰孢霉的抑菌活性,观察抗真菌蛋白对禾谷镰孢霉菌丝形态的影响,并用刚果红染色法测定菌药联用后枯草芽胞杆菌纤维素酶活性。结果表明:菌药联用对禾谷镰孢霉的最高抑菌活性可达74.44%,表现增效和持效作用;枯草芽胞杆菌挥发性物质和抗真菌蛋白分别与氟环唑联用均可增强禾谷镰孢霉抑菌活性;菌药联用后枯草芽胞杆菌纤维素酶活性提高。研究表明枯草芽胞杆菌与氟环唑联用的增效机制是增强枯草芽胞杆菌挥发性物质对禾谷镰孢霉的抑菌活性,抗真菌蛋白活性的提高加强了禾谷镰孢霉菌丝溶解的程度,纤维素酶活性的增强提高了禾谷镰孢霉空间竞争作用和生物防治潜能。     

湖北省小麦赤霉病菌对多菌灵、戊唑醇和咪鲜胺的敏感性

对2014年采自中国湖北省7个县、市的206株小麦赤霉病菌样品进行单孢分离与鉴定,并采用菌丝生长速率法随机测定了其中100株菌株对多菌灵、戊唑醇和咪鲜胺的敏感性,建立了其敏感基线。结果表明:多菌灵、戊唑醇和咪鲜胺对湖北省小麦赤霉病菌的EC50值范围分别为0.115~0.705、0.006~1.356和0.002~0.370 μg/mL,平均值分别为0.248、0.181和0.040 μg/mL;供试100株小麦赤霉病菌对3种药剂的敏感性频率均呈单峰拟正态分布,因此可将所得各EC50平均值分别作为湖北省小麦赤霉病菌对3种药剂的敏感基线参考值。以各药剂EC50平均值的10倍作为敏感性鉴别浓度,对2015及2016年湖北省小麦赤霉病菌的敏感性进行了监测,在该鉴别浓度下,多菌灵、戊唑醇和咪鲜胺对2015年小麦赤霉病菌的平均抑制率分别为100%、85.14%和82.35%,对2016年小麦赤霉病菌的平均抑制率分别为100%、76.67%和73.62%。研究表明,虽然戊唑醇和咪鲜胺对2016年小麦赤霉病菌的抑制率略有下降,但整体而言,湖北省小麦赤霉病菌对多菌灵、戊唑醇及咪鲜胺仍具有较高的敏感性。     

禾谷镰刀菌CYP51A基因对五种三唑类杀菌剂敏感性的影响

为进一步明确14α-脱甲基酶编码基因CYP51A在禾谷镰刀菌Fusarium graminearum对三唑类杀菌剂敏感性中的作用,利用Split-marker方法敲除禾谷镰刀菌CYP51A基因并获得敲除CYP51A基因的禾谷镰刀菌ΔFgCYP51A菌株,比较该菌株和野生型菌株PH-1对5种三唑类杀菌剂的敏感性变化。结果表明,ΔFgCYP51A菌株对丙环唑、戊唑醇、烯唑醇、三唑醇和三唑酮的EC₅₀分别为0.024、0.047、0.148、0.154和0.474 mg/L。ΔFgCYP51A菌株对戊唑醇、三唑醇、三唑酮和丙环唑的敏感性均显著增加,而对烯唑醇的敏感性无明显变化。表明FgCYP51A基因与禾谷镰刀菌对三唑类杀菌剂的敏感性有关。     

江苏省水稻赤霉病病原菌分离鉴定与致病力分析

为明确江苏省水稻赤霉病的病原菌组成及致病特征,于2018—2019年从江苏省13个市41个县区采集341份水稻样品,采用组织分离法对病原菌进行分离纯化,基于翻译延伸因子（translationelongation factor-1α,TEF-1α）序列分析对分离菌株进行鉴定,通过TRI11基因序列鉴定及产毒力测定对其产毒化学型进行分析,并按照柯赫氏法则对其致病力进行验证。结果显示,从水稻样品中共分离获得病原菌392株,其中亚洲镰刀菌Fusarium asiaticum为385株,禾谷镰刀菌F. graminearum为7株。亚洲镰刀菌分为3-乙酰化脱氧雪腐镰刀菌烯醇（3-acetyldeoxynivalenol,3ADON）化学型和雪腐镰刀菌烯醇（nivalenol,NIV）化学型菌株,分别占亚洲镰刀菌总菌株数的 66.8% 和 33.2%;禾谷镰刀菌均为（15-acetyldeoxynivalenol,15ADON）化学型。产3ADON的亚洲镰刀菌在全省范围内为优势群体,而产15ADON的禾谷镰刀菌仅在淮北地区被发现;产NIV的亚洲镰刀菌对水稻的致病性要显著高于产3ADON的亚洲镰刀菌。不同产毒化学型亚洲镰刀菌对水稻均有一定致病性,但NIV化学型亚洲镰刀菌对水稻的致病力最强。