线粒体羧酸盐转运蛋白BcMito-TTP参与灰葡萄孢致病、产孢及菌核发育的研究

 灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)可侵染1 400多种植物,给全世界农作物生产造成了严重的损害。BcMito-TTP蛋白是一种进化保守的线粒体羧酸盐转运蛋白,酿酒酵母中研究发现该羧酸盐转运蛋白主要负责催化柠檬酸盐通过线粒体内膜流出以交换羧酸盐H⁺离子等。本研究通过对BcMito-TTP基因进行敲除和功能互补发现,与原始菌株相比,敲除转化子生长速度没有差异,但产孢量有所降低,致病力明显减弱,菌核形成进程推迟。BcMito-TTP敲除转化子在添加CH₃COONa培养基中生长速度变慢且将BcMito-TTP基因互补可以恢复上述生物学性状。推测BcMito-TTP蛋白的缺失阻碍了CH₃COONa在灰葡萄孢体内的运输继而影响其孢子和菌核的形成,BcMito-TTP 基因参与灰葡萄孢致病力分子机制正在进一步研究之中。     

灰葡萄孢BcPDR1基因与PKA编码基因的关系研究

 为明确灰葡萄孢BcPDR1基因与病菌cAMP信号途径中PKA编码基因BcPKA1、BcPKA2、BcPKAR之间的关系,利用Real-time PCR技术分析了BcPDR1基因突变对PKA编码基因BcPKA1、BcPKA2、BcPKAR表达的影响,以及PKA编码基因突变对BcPDR1基因表达的影响。结果发现,BcPDR1基因突变体中BcPKA1、BcPKA2、BcPKAR的表达水平均显著高于野生型和回复菌株,BcPKA1、BcPKA2、BcPKAR基因的RNAi突变体中BcPDR1基因表达水平显著低于野生型。我们分别构建了PKA编码基因BcPKA1、BcPKA2、BcPKAR在敲除突变体ΔBcpdr1中过表达的菌株ΔBcpdr1/BcPKA1-OE、ΔBcpdr1/BcPKA2-OE、ΔBcpdr1/BcPKAR-OE;对过表达菌株的表型和致病力进行分析发现,过表达菌株的菌落形态、菌核形成、菌丝形态、生长速率、产孢量和致病力均与突变体ΔBcpdr1表现显著的差异,而更接近野生型BC22的表型和致病力。结果表明,灰葡萄孢BcPDR1基因与PKA亚基基因BcPKA1、BcPKA2和BcPKAR的表达水平密切相关,BcPDR1基因负调控这3个基因的表达,而这3个基因对BcPDR1基因表达有正调控作用。本研究为进一步阐明灰葡萄孢BcPDR1基因调控病菌生长发育和致病力的分子机制奠定了基础。     

一个编码富含丝氨酸蛋白的基因影响大丽轮枝菌的微菌核形成、产孢及致病力

 大丽轮枝菌是一种可在广泛的寄主范围内引发黄萎病的土传植物病原真菌,主要以微菌核的形式在土壤中存活多年,因此鉴定与微菌核形成及致病力相关的基因对防治该病害至关重要。本课题组从前期构建的棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体库中筛选到一个微菌核明显减少的突变体,致病力测定结果表明,该突变体致病力明显下降。以棉花黄萎病菌野生型菌株V592的基因组DNA为模板,从棉花黄萎病菌中克隆到被T-DNA插入突变的基因(VdSRP1)编码区全长为415 bp,包含一个外显子,编码一个富含丝氨酸蛋白,与任何已知的注释基因没有显著的序列相似性。为了明确VdSRP1基因在大丽轮枝菌中的功能,利用同源重组的原理及农杆菌介导的遗传转化方法获得了VdSRP1基因的2个敲除体菌株,与棉花黄萎病菌野生型菌株V592相比,VdSRP1基因敲除突变体的微菌核形成明显减少,产孢量及孢子萌发率下降,对棉花的毒力也显著下降。对野生型菌株V592及VdSRP1敲除突变体的转录分析表明,VdSRP1调控一系列与微菌核形成、孢子形成及致病力相关基因的表达。这些结果表明,VdSRP1基因影响大丽轮枝菌的致病力、微菌核形成、产孢及孢子萌发。     

丁香酚对灰葡萄孢的抑制作用研究

丁香酚是从植物中提取的天然化合物。采用菌丝生长速率法测定了其对多种植物病原真菌的抑制作用以及田间分离得到的7株灰葡萄孢Botrytis cinerea对丁香酚的敏感性,同时测定了丁香酚对B.cinerea 03 孢子和菌核的抑制活性。结果显示,丁香酚对多种植物病原真菌均有不同程度的抑制作用;灰葡萄孢不同菌株对丁香酚的敏感性不同,EC50值在29.97 ~83.62 μg/mL之间;丁香酚可抑制灰葡萄孢产孢,但对孢子萌发无影响,可抑制其菌核的产生和萌发。荧光染色结果表明丁香酚能破坏灰葡萄孢菌丝细胞膜。利用原子吸收光谱法和紫外分光光度法分别测定丁香酚处理前后菌丝培养液中K+浓度和OD260值变化,结果显示处理后K+浓度和OD260值均升高。综上所述,细胞膜可能是丁香酚对灰葡萄孢菌丝的作用位点。     

一个编码富含丝氨酸蛋白的基因影响大丽轮枝菌的微菌核形成、产孢及致病力

 大丽轮枝菌是一种可在广泛的寄主范围内引发黄萎病的土传植物病原真菌,主要以微菌核的形式在土壤中存活多年,因此鉴定与微菌核形成及致病力相关的基因对防治该病害至关重要。本课题组从前期构建的棉花黄萎病菌T-DNA插入突变体库中筛选到一个微菌核明显减少的突变体,致病力测定结果表明,该突变体致病力明显下降。以棉花黄萎病菌野生型菌株V592的基因组DNA为模板,从棉花黄萎病菌中克隆到被T-DNA插入突变的基因(VdSRP1)编码区全长为415 bp,包含一个外显子,编码一个富含丝氨酸蛋白,与任何已知的注释基因没有显著的序列相似性。为了明确VdSRP1基因在大丽轮枝菌中的功能,利用同源重组的原理及农杆菌介导的遗传转化方法获得了VdSRP1基因的2个敲除体菌株,与棉花黄萎病菌野生型菌株V592相比,VdSRP1基因敲除突变体的微菌核形成明显减少,产孢量及孢子萌发率下降,对棉花的毒力也显著下降。对野生型菌株V592及VdSRP1敲除突变体的转录分析表明,VdSRP1调控一系列与微菌核形成、孢子形成及致病力相关基因的表达。这些结果表明,VdSRP1基因影响大丽轮枝菌的致病力、微菌核形成、产孢及孢子萌发。     

挥发性化合物2-甲基苯并噻唑对核盘菌和灰葡萄孢的抑制效应

为明确挥发性化合物2-甲基苯并噻唑（2-methylbenzothiazole,2-MBTH）对向日葵菌核病病原菌核盘菌Sclerotinia sclerotiorum和番茄灰霉病病原菌灰葡萄孢Botrytis cinerea的防治潜力,采用密封盘菌丝生长速率法测定其对2种病原菌的抑制作用,利用离体叶片接种试验分析其对2种病原菌致病力的影响。结果显示,2-MBTH对核盘菌和灰葡萄孢具有明显的抑制作用,2-MBTH对核盘菌菌丝的EC₅₀为0.87 μL/L,对灰葡萄孢菌丝的EC₅₀为4.49 μL/L。2-MBTH能够显著降低灰葡萄孢的致病力,受抑制程度与2-MBTH浓度呈正相关;扫描电镜观察发现,2-MBTH能够使灰葡萄孢菌丝形态异常,菌丝干瘪,分枝增多,表面塌陷;使核盘菌菌丝破损,表面塌陷。另外,随着2-MBTH熏蒸浓度的增大,核盘菌的菌核数量和质量都有所减少,且健康菌核在2-MBTH的熏蒸作用下失去了萌发能力。表明2-MBTH对核盘菌和灰葡萄孢均有较高的抑制作用,表现为菌丝生长、菌核萌发受到抑制,利用其熏蒸作用可以为向日葵菌核病和番茄灰霉病的有效防控提供新思路。     

小麦矮腥黑粉菌g9890基因编码效应蛋白的生物信息学分析及亚细胞定位

为明确小麦矮腥黑粉菌Tilletia controversa g9890基因编码效应蛋白的生物学功能,根据小麦矮腥黑粉病菌转录组测序结果,筛选出效应蛋白g9890,通过PCR技术获得g9890基因cDNA的全长序列,并对其进行生物信息学以及亚细胞定位分析。多种生物信息学数据库分析表明,g9890基因全长为1 038 bp（包括终止密码子）,共编码345个氨基酸,相对分子质量为37 353.32,理论等电点为5.02。g9890效应蛋白不稳定系数为15.94,疏水性指数为-0.312,是一种亲水性且稳定的蛋白。将g9890基因与pbin-GFP载体重组,利用冻融法转化至根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens GV3101中,将其注入烟草进行瞬时表达分析,并通过共聚焦激光显微镜观测该基因的定位状况,结果显示,g9890定位在细胞膜和细胞核上。     

基于RNA高通量测序分析灰葡萄孢侵染垫形成相关基因

 灰葡萄孢产生功能上类似附着胞的侵染垫来侵染寄主植物,但目前对于侵染垫形成的分子机制尚不明确。本文利用高通量测序技术对菌株CanBC-1(弱毒,不形成侵染垫)和CanBC-1c-66(强毒,正常形成侵染垫)进行了转录水平比较。结果表明:在菌株CanBC-1中共检测到2 333个差异表达基因(与菌株CanBC-1c-66相比较),其中1 425个基因表达上调,908个基因表达下调。对差异表达基因进行功能注释(GO)分析发现,在细胞组分(Cellular component)中细胞(Cell)和细胞部分(Cell part)这2个亚类所占比例较大, 在分子功能(Molecular function)中结合活性(Binding)和催化活性(Catalytic)这2个亚类所占比例较大。这些结果暗示差异基因主要参与细胞、代谢和发育等生物学过程。筛选得到12个与真菌致病相关的基因,其中BC1G_03994和BC1G_01012与稻瘟病菌侵染相关的classⅡ疏水蛋白基因Mhp1同源。RT-PCR检测发现这2个基因在弱毒菌株CanBC-1中表达下调,同时该菌株疏水性降低,推测它们可能参与灰葡萄孢侵染垫形成。这些差异基因的获得为揭示灰葡萄孢侵染形成的分子机制奠定了基础。     

异辛醇对灰葡萄孢的抑菌作用及转录组分析

为探究异辛醇对灰葡萄孢Botrytis cinerea的抑制机理,采用双皿对扣法测定了异辛醇对灰葡萄孢的抑菌效果,利用扫描电镜技术观察了异辛醇处理后灰葡萄孢菌丝的形态变化,测定异辛醇对灰葡萄孢细胞膜胞外电导率和麦角甾醇合成的影响,并基于转录组测序技术（RNA sequencing,RNA-Seq）分析了异辛醇处理对灰葡萄孢的影响。结果表明：异辛醇对灰葡萄孢菌丝的抑菌率为67.92%。经异辛醇处理后,灰葡萄孢菌丝出现大量畸形、不规则变形扭曲,细胞膜通透性增加。异辛醇处理4、5和6 d后,细胞膜麦角甾醇的含量分别降低44.35%、38.82%和42.43%;蛋白质浓度分别降低65.70%、77.93%和58.57%。转录组测序共得到577个差异表达基因（DEGs）,其中312个基因表达量上调,265个基因表达量下调。通过同源蛋白簇（COG）、基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）功能分析,发现参与膜整体组分、麦角甾醇生物合成途径、氨基酸代谢和核糖体生物发生通路中的DEGs均显著下调,表明异辛醇可能通过影响灰葡萄孢的麦角甾醇含量、能量的产生和核糖体结构,从而起到对灰葡萄孢的...     

1S,2R-((3-溴苯乙基) 氨基)-N-(4-氯-2-三氟甲基苯基) 环己烷基-1-磺酰胺对灰葡萄孢的抑菌活性及作用方式

研究了磺酰胺类化合物1S,2R-((3-溴苯乙基) 氨基)-N-(4-氯-2-三氟甲基苯基) 环己烷基-1-磺酰胺 (代号SYAUP-CN-26) 的抑菌活性及防治病害的作用方式。结果表明,SYAUP-CN-26可抑制多种植物病原真菌的菌丝生长和孢子萌发,尤以对灰葡萄孢Botrytis cinerea的抑制活性较强,EC₅₀值分别为1.82 μg/mL和14.98 μg/mL。20 μg/mL的SYAUP-CN-26处理能显著降低灰葡萄孢的产孢量、产菌核量,增加单菌核重。经该化合物处理过的灰葡萄孢孢子及菌丝致病力均降低。200 μg/mL的SYAUP-CN-26对番茄灰霉病的保护效果和治疗效果分别为83.11%和47.52%,保护作用优于治疗作用。     

浙江省果蔬灰葡萄孢对啶酰菌胺的抗性

以2004—2006年从浙江、江苏等地采集的灰葡萄孢对啶酰菌胺的敏感性基线[EC₅₀ = (1.07 ± 0.11) mg/L]为依据,采用菌丝生长速率法连续监测了浙江省果蔬灰葡萄孢群体对啶酰菌胺的敏感性变化。结果表明:浙江省果蔬灰葡萄孢对啶酰菌胺的抗性发展迅速,2012—2013年和2017—2018年的平均EC₅₀值分别为 (5.23 ± 7.79) 和 (24.30 ± 49.33) mg/L。其中,2012—2013年的抗药性菌株频率为15.3%,且均为低水平抗性 (LR) 菌株;而2017—2018年的抗药性频率上升至53.2%,并出现了7.5%的中等水平抗性 (MR) 菌株和1.3%的高水平抗性 (HR) 菌株。啶酰菌胺抗性菌株的菌丝生长速率、产孢量、产菌核数和致病力与敏感菌株相比均无显著差异。抗药性分子机制研究表明:啶酰菌胺抗性菌株的琥珀酸脱氢酶B亚基 (SDH B) 均发生了点突变,共包括H272R、P225F和N230I 3种类型,其中H272R型突变占88.5%;其SDH A和SDH D均未发生点突变;而SDH C的突变 (G85A + I93V + M158V + V168I) 与对药剂敏感性之间无明显联系。     

拟南芥转录因子IDD4不同突变体对灰葡萄孢菌的抗性分析

为明确IDD家族IDD4基因在拟南芥Arabidopsis thaliana抵抗灰葡萄孢菌Botrytis cinerea侵染过程中的作用,通过统计病情指数检测拟南芥野生型（wild type,WT）植株、过表达植株IDD4-OE和缺失突变体idd4植株感染灰葡萄孢菌情况,利用组织染色检测叶片细胞死亡和H₂O₂的积累情况,采用实时荧光定量PCR（real-time quantitative-PT-PCR,qRT-PCR）技术分析灰葡萄孢菌肌动蛋白基因Bc. ACTIN在3种植株叶片中的表达情况,并施加0.1 mmol/L外源水杨酸（salicylic acid,SA）后测定IDD4-OE植株的病情指数。结果显示,不同株系对灰葡萄孢菌的抗性由高到低依次为idd4＞WT＞IDD4-OE,IDD4-OE植株中病原菌感染部位的寄主细胞死亡程度比idd4植株严重。染色结果表明,病原菌侵染拟南芥后4 h,接种部位已有H₂O₂积累。qRT-PCR反应结果显示,Bc. ACTIN在IDD4-OE中比在idd4植株中的表达水平更高,表明灰葡萄孢菌在IDD4-OE植株中的繁殖速率更快。对IDD4-OE植株外源施加SA后,其病情指数、Bc. ACTIN表达量与WT植株间均无显著差异,说明SA能将感病植株的抗性提高至WT植株的水平,表明IDD4作为负调控因子参与了拟南芥对灰葡萄孢菌的抗性调控,SA在其中发挥着重要作用。     

Local and systemic resistance to fungal pathogens triggered by an AVR9-mediated hypersensitive response in tomato and oilseed rape carrying the Cf-9 resistance gene

Tomato and transgenic oilseed rape plants expressing the Cf-9 resistance gene develop a hypersensitive response (HR) after injection of the corresponding Avr9 gene product. It was investigated whether induction of a HR conferred resistance to different fungal pathogens in tomato and oilseed rape. Induction of an AVR9 mediated HR at the pathogen infection site delayed the development of the biotrophs Oidium lycopersicum in tomato and Erysiphe polygoni in oilseed rape, but enhanced the development of the necrotrophs Botrytis cinerea and Alternaria solani in tomato and Sclerotinia sclerotiorum in oilseed rape. Interestingly, delayed fungal disease development was observed in plant tissues surrounding the HR lesion regardless of whether a necrotrophic or biotrophic pathogen was used. In tomato, AVR9 injection induced systemic expression of PR1, PR2 and PR3 defence genes but did not induce systemic resistance to O. lycopersicum, B. cinerea or A. solani. In oilseed rape, AVR9 injection temporarily induced systemic resistance to Leptosphaeria maculans and E. polygoni, but did not induce detectable systemic expression of PR1, PR2 or Cxc750. These results give new insights into the potential uses of an induced HR to engineer disease resistance.     

Phenotypic Differences Between vacuma and transposa subpopulations of Botrytis cinerea

One hundred and twenty-one single-spore strains of Botrytis cinerea isolated from Bordeaux vineyards were molecularly characterized as either transposa or vacuma, two subpopulations of B. cinerea distinguished by the presence of transposable elements. Forty-three vacuma and 68 transposa strains were distributed into two main classes (mycelial or sclerotial) by morphological phenotype according to the organ of origin. Strains isolated from overwintering sclerotia produced exclusively sclerotial colonies. The mycelial growth rate of 21 transposa and 13 vacuma strains was significantly influenced by agar-medium and temperature. The mycelial growth rate was significantly strain-dependent at favourable temperatures (15, 20 and 25 °C), but not at limiting ones (5 and 28 °C): vacuma strains showed the fastest growth rates. The strains of the two subpopulations were similar in virulence on both host species tested (Vitis vinifera and Nicotiana clevelandii). The grapevine leaves were significantly more susceptible to B. cinerea than those of tobacco. A significant negative correlation was established between virulence and mycelial growth rate. The epidemiological consequences concerning population structure of B. cinerea in vineyards are discussed.     

竹红菌甲素对番茄灰霉病菌的抑制作用

为研究竹红菌甲素(HA)对番茄灰霉病菌的抑制作用,分别采用菌丝生长速率法、电导率法、紫外分光光度法和电镜观察法研究了HA对番茄灰霉病菌抑制率以及其对电导率、蛋白质和核酸相对泄漏度、菌丝形态与超微结构的影响。结果表明:在黑暗条件下,HA对番茄灰霉病菌无明显抑制作用;但在12 000 lx光照条件下,抑菌作用显著,EC50值为17.16 mg/L,且随着HA浓度上升,抑菌率呈极显著增加趋势,40 mg/L下抑菌率达73.9%;番茄灰霉病菌细胞相对电导率、蛋白质与核酸相对泄漏度随HA浓度上升而明显升高;电镜观察可见,经34.32 mg/L的HA处理后,大多数菌丝出现畸形、膨大或缢缩等现象,细胞器几乎全部消失,细胞内出现大面积空腔,细胞遭到严重破坏。研究结果可为HA开发成绿色高效生物农药提供理论依据。     

海洋生境贝莱斯芽孢杆菌TCS001的鉴定及抑真菌活性

为研究海洋生境芽孢杆菌TCS001的分类地位和抑菌活性,通过形态和生理生化特征观察,并结合gyrA序列同源性分析对菌株进行了鉴定;通过平板对峙培养法测定了菌株TCS001对多种植物病原真菌的抑菌谱;采用菌丝生长速率法和凹玻片法,测定了不同浓度TCS001菌株发酵滤液对靶标菌黄瓜灰霉病菌Botrytis cinerea菌丝生长和孢子萌发的影响。结果显示:该菌株为贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis,其对6种供试病原菌均有一定的抑制效果,其中对黄瓜灰霉病菌的抑制率最高,达87.66%。不同稀释倍数下,TCS001发酵滤液对黄瓜灰霉病菌均有一定的抑制作用,其中,稀释5倍时对菌丝生长和孢子萌发的抑制率最高,分别为96.24%和98.05%,稀释20倍时抑制率也均达90%以上。形态学观察发现,TCS001发酵滤液可导致黄瓜灰霉病菌孢子萌发芽管中间或顶端膨大畸形。研究表明,海洋生境贝莱斯芽孢杆菌TCS001极具开发为微生物农药的潜能。     

Enhancing resistance of transgenic carrot to fungal pathogens by the expression of Pseudomonas fluorescence microbial factor 3 (MF3) gene

Microbial factor 3 (MF3) gene from a plant-growth promoting rhizobacteria Pseudomonas fluorescence was introduced into carrot genome using Agrobacterium-mediated transformation. The obtained transgenic plants expressing MF3 protein were grown in a glasshouse and evaluated for their resistance to phytopathogens. The assays were performed by the assessment of disease symptoms developing on the detached leaflets and petioles inoculated by three fungal pathogens. The results showed that transgenic plants had significantly enhanced resistance to Alternaria dauci, Alternaria radicina and Botrytis cinerea, on average, by 20–40% in comparison to the non-transformed control plants. This is the first report of enhancing plant resistance by expressing the bacterial protein homologous to the family of FK506-binding proteins.     

烟蚜热激蛋白Hsp90基因的克隆及在UV-B胁迫下的表达分析

为探讨UV-B胁迫对烟蚜Myzus persicae热激蛋白Hsp90基因表达量的影响,采用RT-PCR与RACE技术克隆了烟蚜热激蛋白Hsp90基因的全长,并对其进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR技术研究了烟蚜Hsp90基因在不同时长UV-B胁迫下的表达量变化。结果表明,烟蚜Hsp90基因的cDNA全长为2 670 bp,编码728个氨基酸,编码蛋白质的相对分子量为82.6 kD,等电点为4.95,获得的氨基酸序列具有Hsp90蛋白家族的1个签名序列及C末端MEEVD基序,推测其属于胞质型热激蛋白。系统进化树结果显示,烟蚜Hsp90与其它昆虫Hsp90具有很高的相似性。实时荧光定量PCR结果表明,不同时长UV-B胁迫下烟蚜Hsp90均有表达,随着照射时间延长,Hsp90表达量表现为先上升后下降的趋势;与对照相比,照射时间为15、30、60、90和120 min时,Hsp90表达量均显著升高,且在60 min时Hsp90表达量达最大,是对照组的2.05倍。表明Hsp90基因在不同时长UV-B胁迫下差异表达,在烟蚜适应紫外胁迫的分子机制中具有重要作用。     

舞毒蛾DnaJ1基因克隆分析及对甲萘威胁迫响应

Dna J蛋白是Dna K/Hsp70的辅助分子伴侣,通过调节Hsp70的ATPase活性来影响蛋白复合体的合成与组装。为明确舞毒蛾Lymantria dispar的LdDnaJ1基因特性及对杀虫剂甲萘威的胁迫响应,通过克隆LdDnaJ1全长基因并运用实时荧光定量RT-PCR技术测定了甲萘威对其LdDnaJ1基因表达量的影响。结果表明,舞毒蛾Ld Dna J1全长基因开放阅读框为1 062 bp,编码353个氨基酸,分子质量为39.91 kD,理论等电点为5.65;舞毒蛾Dna J与柑橘凤蝶Papilio xuthus Dna J亲缘关系较近。甲萘威对舞毒蛾2龄幼虫24 h和48 h的致死中浓度LC50分别为74.04 mg/L和31.48mg/L。低剂量(LC_5、LC_(10)和LC_(30))甲萘威胁迫下,舞毒蛾2龄幼虫Ld Dna J1基因表达量均下调,LC_(30)甲萘威处理后72 h时LdDnaJ1基因表达量最低,仅为对照的15.70%。表明甲萘威可抑制舞毒蛾LdDnaJ1基因的表达,且呈现明显的时间和剂量效应。