禾谷镰刀菌侵染拟南芥的研究

本研究采用禾谷镰刀菌侵染拟南芥,结果表明,在拟南芥开花初期,采用分生孢子悬浮液喷雾接种,能够引起花组织和角果产生病变,菌丝进一步扩展到整个植株中,最终引起植株坏死。用组织染色及特异引物进行PCR扩增,证实接种菌已侵入植物组织。说明拟南芥可用来进行禾谷镰刀菌侵染过程的相关分析,也可为筛选抗赤霉病的基因提供新思路。     

禾谷镰刀菌Tri8基因敲除及产毒类型分析

禾谷镰刀菌(F.graminearum)产生的单端孢霉烯族毒素会污染小麦籽粒,给人类及家畜健康带来严重威胁。 Tri8基因编码一种分泌型乙酰转移酶,催化毒素前体双乙酰DON(3,15-diAcDON)脱去一个乙酰基,形成3-乙酰DON(3-AcDON)或15-乙酰DON(15-AcDON)。本研究利用重叠PCR及无缝克隆技术构建了 Tri8基因敲除载体pOSCAR-△ Tri8,通过农杆菌介导的遗传转化方法筛选获得 Tri8基因敲除菌株PH-1-△ Tri8,最后利用液质联用仪对原始菌株和PH-1-△ Tri8菌株中的毒素类型进行分析。结果表明,对照菌株毒素以DON为主,未检测到3,15-diAcDON,而突变菌种毒素以3-AcDON和15-AcDON为主,并出现一定数量的3,15-diAcDON。本研究为后续3,15-diAcDON标准品的制备及利用,以及Tri8蛋白结构和体外功能研究奠定了基础。     

玉米穗部不同组织对串珠镰刀菌和禾谷镰刀菌的抗性研究

2002￣2004年采用花丝通道法、钉刺果穗法和针刺果穗深处法3种接种方法,分别将串珠镰刀菌和禾谷镰刀菌接种到不同玉米自交系的花丝、子粒和穗轴上。结果发现,不同穗部组织对这两种菌的抗病性表现不同,同时筛选出花丝和子粒都抗这两种菌并且穗轴抗串珠镰刀菌的优良自交系BT-1。     

小麦茎基腐病病原假禾谷镰刀菌与赤霉病之间的关系

近年来,黄淮地区小麦茎基腐病发生严重,假禾谷镰刀菌是黄淮地区小麦茎基腐病的优势病原菌,同时也可引起小麦赤霉病。为明确假禾谷镰刀菌与小麦赤霉病的关系,本研究从山东省商河县小麦茎基腐病重病田块分别采集苗期和成熟期小麦病株,通过分离鉴定发现,苗期小麦茎基腐病的优势病原菌为假禾谷镰刀菌,且致病性试验结果显示,假禾谷镰刀菌在人工接种条件下能够引起严重的小麦赤霉病;此外,在小麦苗期田间的玉米秸秆上能够观察到尚未成熟的子囊壳,对子囊壳进行真菌分离鉴定,发现其包含禾谷镰刀菌和假禾谷镰刀菌形成的子囊壳。在小麦成熟期,从小麦赤霉病病穗中也分离到了假禾谷镰刀菌。这是山东省首次报道假禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病。综上,在小麦茎基部和穗部均能分离到假禾谷镰刀菌,且假禾谷镰刀菌在人工接种条件下能够引起严重的小麦赤霉病。结合当前黄淮地区小麦茎基腐病严重发生以及普遍秸秆还田的现状,推测假禾谷镰刀菌可能会助推小麦赤霉病的发生流行。     

禾谷镰刀菌产生的细胞壁降解酶的特性研究

禾谷镰刀菌(Fusarium gramimearum<\i>)是引起玉米茎腐病、穗腐病的主要病原菌之一。该病原菌在活体外能产生PG、PMG、PGTE和PMTE四种细胞壁降解酶,这些酶都具有酶的典型性动力学特性。细胞壁降解酶是F.gramimearum<\I>致病的一个重要因子。     

禾谷镰刀菌粗毒素在小麦抗赤霉病性鉴定中的应用

为给小麦抗赤霉病性鉴定提供理论依据,用禾谷镰刀菌粗毒素（简称＂粗霉素＂）处理抗性不同的小麦品种（系）,研究了小麦幼苗对粗毒素的敏感性。结果表明,粗毒素对幼苗根长有明显的抑制作用,不同抗性品种（系）间差异较大,感病品种（系）均表现为抑制作用,抗病品种（系）表现一定的促进作用;抗病品种（系）叶片中过氧化氢酶活性增强,丙二醛含量下降,叶绿素含量增加。因此,测定粗毒素对小麦胚根的抑制作用,可以简便、直观地鉴别小麦的抗赤霉病性。     

大豆HB基因GmSbh1的分离与生物信息学分析

从大豆叶片中分离到Gm Sbh1基因c DNA的完整开放阅读框(ORF)序列,对其编码的氨基酸序列、蛋白质一级、二级结构及互作蛋白等进行了生物信息学分析。结果表明:在Gm Sbh1基因c DNA序列的第156~1 293 bp处有一个完整的ORF,编码379个氨基酸;Gm Sbh1具有同源异型盒(homeoboxbox,HB)基因家族典型的KNOX1、KNOX2、ELK和Homeodomain(HD)结构域;检索到18条与Gm Sbh1核酸序列一致性大于80%的序列;Gm SBH1为亲水性蛋白,不具有信号肽,分子量为42.37 k Da,其中丝氨酸(Ser)、天冬氨酸(Asn)和亮氨酸(Leu)分别为占10%、9.8%和8.4%,可能发生磷酸化的位点分别在Ser(13个)、酪氨酸(Tyr)(2个)和苏氨酸(Thr)(1个)上;二级结构预测结果显示,Gm SBH1序列存在α-螺旋(占39.31%)、β-转角(占5.28%)、延伸链(占8.44%)和无规则卷曲(占46.97%),不存在跨膜螺旋;蛋白互作预测表明,Gm SBH1与拟南芥中的RPL、BEL1、AT4G32980.1-P、BLH2和BLH3等蛋白的互作程度较高,其中与BEL1共表达的几率较高。     

禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)毒素对小麦幼胚愈伤组织诱导和分化的影响

为了给普通小麦抗赤霉细胞工程育种中抗毒素细胞系选择技术体系的建立和方法的选择提供理论依据，研究了离体培养条件下禾谷镰刀菌毒素胁迫对小麦幼胚愈伤组织诱导和分化的影响。结果表明．禾谷镰刀茵毒素对小麦幼胚胚性愈伤组织的诱导具有低浓度促进和高浓度抑制、毒害作用，这种毒害作用降低了胚性愈伤组织诱导率和胚性愈伤组织质量，显著影响胚性愈伤组织再生频率。同时禾谷镰刀茵毒素胁迫降低了幼胚愈伤组织产量，并随胁迫浓度的升高，愈伤组织产量迅速下降。禾谷镰刀菌毒素对小麦幼胚培养特性的影响，表现出基因型间的差异，对感病基因型的毒害作用远大于抗病品种。     

黄淮麦区主推小麦品种对假禾谷镰刀菌所致茎基腐病的抗性

茎基腐病是我国小麦生产上一种新的土传病害,近年在黄淮麦区发生日益加重,成为影响小麦安全生产的新问题。为给该病的防治和抗病育种工作提供依据,本研究以国内新发现的小麦茎基腐病优势病原菌假禾谷镰刀菌(Fusarium pseudograminearum)Wz2-8A菌株为接种物,分别以国外抗病材料SUNCO和国内高度感病品种国麦301为抗性对照和感病对照,对黄淮麦区主推小麦品种进行了苗期盆栽接种和田间成株期接种抗性鉴定,并采用病情指数法进行了抗性评价。结果表明,供试品种在室内苗期及田间成株期均无免疫品种和高抗品种,其中室内苗期接种所有品种均表现感病或高度感病;田间病圃成株期抗性鉴定发现兰考198、许科718等10个黄淮麦区主推小麦品种表现为中抗,占供试品种总数的11.36%;焦麦266、郑麦004、郑麦0856等41个品种表现感病,占供试品种总数的46.59%;其余品种表现为高感,平均病情指数最高可达57.97,占供试品种总数的42.05%。本研究发现我国黄淮麦区主推小麦品种对茎基腐病优势病原菌假禾谷镰刀菌抗性整体较差,需要进一步加强抗病资源筛选,创制新的抗病材料,并充分利用中抗材料进行抗病育种。     

绿色荧光蛋白基因在小麦禾谷镰刀菌中的表达与鉴定

为了获得稳定表达绿色荧光蛋白（GFP）的我国代表性小麦禾谷镰刀菌菌株,用于小麦抗赤霉病接种鉴定与分析,以禾谷镰刀菌武昌菌株Fg175原生质体为受体,经PEG介导将序列优化的水母GFP基因转入该菌株中,分析鉴定了转基因菌株GFP基因的表达。PCR分析表明,Fg175基因组中整合了GFP基因,Western blot检测到高效表达的GFP特异蛋白;激光共聚焦显微镜及体视镜观察进一步证实,转基因菌株Fg175-GFP的分生孢子、菌丝及接种小麦麦穗后,均可发出清晰的绿色荧光。     

利用ISSR技术分析禾谷镰孢菌群体遗传多样性的研究

采用ISSR标记对采自我国11个省的玉米茎腐病相关禾谷镰孢的遗传多样性进行分析。利用筛选出的14个ISSR引物对供试的115株禾谷镰孢菌株进行扩增,共获得63条扩增清晰、重复性高的条带,其中多态性条带为60条,占95.2%。扩增条带分子量为150～2000bp,平均每个引物扩增出4.5条带。遗传多样性分析表明,在地理种群水平上,基因多样性指数在0～0.2919之间,平均为0.1591;Shannon‘s多样性指数在0～0.4252之间,平均为0.2360,表明不同地理种群间存在一定的遗传变异。多样性指数、等位基因数的增大与各种群内样本数量增加有关。遗传相似性分析证明,山东省种群与河南省种群间的遗传相似性最高,内蒙古种群与河北省种群间遗传相似性最低。在相似性系数为0.682时,可将115个菌株区分为2个聚类组,各组下又可分为3个亚组,分组结果与菌株的地理来源有一定相关性,表明禾谷镰孢的遗传分化与生态地理有关。     

45份小麦种质赤霉病抗性评价与农艺性状分析

为获得农艺性状较好且抗赤霉病的种质资源、加快小麦抗赤霉病育种进程,以禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum Schw.)菌株F15为致病菌,分别以苏麦3号与09X15作为抗病与感病对照,于2015-2017年对收集自南京农业大学等7个研究单位的45个小麦材料进行了大田赤霉病抗性鉴定与农艺性状调查,利用分子标记检测小麦种质所携带的 Fhb1基因。结果表明,在用微量移液器进行单花滴注接种鉴定的三年试验中,NMAS001、苏麦3号、P48等13个小麦材料至少有两年表现抗病。利用抗赤霉病主效QTL的SSR标记Xgwm493、 Xgwm533和Xbarc147对45个小麦材料进行 Fhb1基因的分子检测表明,苏麦3号、NMAS020、苏夫等20个小麦材料含有 Fhb1基因。抗赤霉病小麦材料一般主要农艺性状如株高、穗粒数、千粒重等表现不良;15HN018、15HN200和宁麦9号的抗赤霉性和农艺性状均较好。     

玉米穗腐病原菌禾谷镰孢的分离鉴定与致病力测试

利用形态学和分子鉴定技术,从玉米穗腐病病穗上分离并鉴定到17个禾谷镰孢菌株。以玉米自交系X178、593和B73为材料,对其中5个产孢能力强的菌株通过玉米发芽抑制试验进行致病力测试。结果表明,菌株FG14对测试自交系的平均发芽抑制率达54.10%;FG7最低,仅有23.22%,两者相差2.3倍。选用5个菌株在田间分别接种B73和LH59果穗,两个自交系对菌株FG14和FG21的抗性评价均为感,FG7为中抗。种子发芽和田间接种鉴定结果均表明,禾谷镰孢菌株间致病力存在显著差异。试验明确不同菌株对穗腐病抗性鉴定的影响,获得的菌株为玉米种质的穗腐病抗性筛选提供理论参考。     

小麦与赤霉病菌互作的分子机理研究进展

为了让小麦科技工作者对小麦与赤霉病菌互作的分子机制有一个全面的了解,从小麦赤霉病抗性的遗传规律、抗性基因的分子定位、互作过程中寄主相关的防卫反应基因、赤霉病菌的致病机理及抗病转基因等方面进行了综述.小麦赤霉病抗性是由2～3个主效基因和几个微效基因决定的数量性状,在3BS、5A、6BS等染色体上均发现了与赤霉病抗性相关的QTLs.其中相关的分子标记可以直接用于小麦抗赤霉病的分子标记辅助选择.运用双向电泳、cDNA文库构建、抑制差减杂交文库构建等方法已经分离到很多受赤霉病菌诱导的抗病相关蛋白(或基因),如:β-1,3-葡聚糖酶、病程相关蛋白、细胞色素P450及几丁质酶基因等.通过小麦转基因,已经获得了小麦对赤霉病菌的初步抗性.但是这种抗性只是在一定程度上减轻或延迟赤霉病菌的侵染,而最直接的小麦抗赤霉病基因还有待于发掘和验证.     

甘蔗梢腐病菌Fusarium sacchari CYP51基因克隆及遗传转化

甾醇14α-去甲基化酶（CYP51）是生物细胞膜合成所需的一个非常重要的酶,在病原菌的耐药性、致病性和生长繁殖等方面发挥着非常重要的作用。研究表明干扰真菌的CYP51基因表达导致其无法正常生长,显著降低其致病性。本研究以甘蔗梢腐病菌甘蔗镰刀菌（Fusarium sacchari）为试验材料,根据基因组测序数据设计特异性引物克隆得到了FsCYP51基因全长和CDS全长。生物信息学分析表明,该基因序列全长1947 bp,编码区由2个内含子和3个外显子组成,CDS全长1554 bp,编码517个氨基酸,编码蛋白理论相对分子量为58.61 kDa。其编码蛋白的二级结构主要由α-螺旋和无规卷曲构成,具有典型的CYP51保守结构域。预测其亚细胞定位于细胞膜,且存在2个跨膜区域。系统进化分析表明,FsCYP51基因属于CYP51C这一类,与串珠镰刀菌（F. verticillioides）的CYP51C基因亲缘关系最近。同时,根据克隆到的基因全长和CDS全长构建了多价HIGS植物表达载体,并利用基因枪介导的遗传转化方法将干扰片段成功转化至甘蔗受体材料,为研究FsCYP51基因功能和创制抗梢腐病甘蔗种质奠定基础。