小麦中镰刀菌毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染现状与防控研究进展

脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）,又称呕吐毒素,是由小麦赤霉病菌禾谷镰刀菌复合群（Fusarium graminearum species complex）产生的单端孢霉烯族毒素,毒素在小麦籽粒中累积。作为B型单端孢霉烯族毒素,DON可以引起呕吐、拒食、腹泻、出血甚至死亡, 对猪的危害尤其严重。近年来,小麦赤霉病在世界各地高频率流行,尤其在中国长江中下游小麦生产区以及黄淮部分小麦产区、美国中西部小麦主产区,导致小麦中DON毒素严重超标,并引发了严重的食品安全问题。本文对国内外小麦中DON毒素的污染现状、产毒镰刀菌种类及其化学型的分布及其趋势、毒素产生的调控机制以及小麦中DON毒素的防控途径进行了论述,希望有助于镰刀菌毒素污染小麦质量安全的风险评估、监管以及科学处置。     

植物激活蛋白对水稻抗性相关基因转录水平的影响

 在cDNA芯片分析结果的基础上，对从交链孢真菌（Alternaria spp.）中提取的新型植物激活蛋白对水稻抗病相关基因转录水平的影响进行了研究，同时检测了抗病防御相关酶活性和稻瘟菌抗性的变化。结果表明，水稻幼苗经 2 g·ml-1激活蛋白喷雾处理后，NPR1基因从第天时转录水平开始提高，第3天和5天时转录活性继续增强；EIN2基因的转录在第1天、3天时转录水平显著提高，第5天时又有所回复，但仍高于对照；CTR1的转录在第1天时虽无影响，但第3天和第5天转录水平明显降低，而PR4 的转录在各检测时段均未表现明显变化。5 d后叶片的稻瘟菌病情指数和平均每叶病斑数开始显著降低，14 d时对稻瘟菌的诱抗效果最为明显。叶片苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性在处理后1 d迅速增加，7 d和9 d时活性增加达到高峰期； -1,3-葡聚糖酶活性在处理后3 d开始增加，5 d时增幅最大，随后增幅降低，14 d时略低于对照水平；几丁质酶活性在处理后前3 d低于对照，5 d后活性平稳增加，14 d时降至略低于对照的水平。     

寡糖作为生物农药在微生物病害防治中的作用机理

植物在与病原菌的长期相互作用中,逐渐发育出自我防御响应体系,当受到微生物病原菌侵染时,会启动防御相关基因表达,产生的防御反应使植物免受微生物病害感染。这种防御响应是通过植物细胞表面上的受体蛋白与病原菌激发子相互结合,使寄主植物识别侵染微生物,并通过信号传导网络在细胞内传递感染信息,启动抗性基因表达,产生防御反应。研究证明,寡糖能够作为外源性激发子诱导植物产生防御响应,因此,寡糖作为生物农药在微生物病害防治中具有十分重要的作用。     

Transgenic Arabidopsis thaliana expressing a wheat oxalate oxidase exhibits hydrogen peroxide related defense response

Oxalic acid(OA) is considered as an important pathogenetic factor of some destructive diseases caused by some fungal pathogens such as Sclerotinia sclerotiorum. Oxalate degradation is important for plant health, and plants that contain oxalate oxidase(OXO) enzymes could breakdown oxalate into CO_2 and H_2O_2, which subsequently evokes defense responses. However, some species, such as Arabidopsis thaliana, have no oxalate oxidase activity identified to date. The present study aims to develop transgenic Arabidopsis expressing a wheat oxalate oxidase, to test for the response to OA exposure and fungal infection by S. sclerotiorum. The results showed that the transgenic Arabidopsis lines that expressed the wheat OXO exhibited enhanced resistance to OA exposure and S. sclerotiorum infection in the tolerance assays. In the same manner, it could convert OA to CO_2 and H_2O_2 to a higher extent than the wild-type. Intensive osmotic adjustments were also detected in the transgenic Arabidopsis lines. The higher level of produced H_2O_2 subsequently induced an elevated activity of antioxidant enzymes including superoxide dismutase(SOD) and peroxidase(POD) in the transgenic Arabidopsis plants. The present study indicated that the expression of a gene encoding wheat OXO could induce intensive osmotic adjustments and hydrogen peroxide related defense response, and subsequently increased tolerance to S. sclerotiorum in transgenic A. thaliana.     

壳寡糖诱导油菜抗菌核病机理研究初探

壳寡糖作为一种有效的生物农药已被应用于多种农作物,田间使用发现其可诱导油菜抗油菜菌核病,但机理不甚明了。本试验证明此诱抗有时间依赖性,接种核盘菌前提前3 d用50μg/mL浓度壳寡糖预处理的植株有最佳防治效果,防效高达72.1%。而平板抑菌试验证明壳寡糖对核盘菌的生长没有直接抑制作用,说明油菜对菌核病的抗性来源于壳寡糖激发的植物自身系统抗性。利用半定量RT-PCR检测发现油菜中重要的抗性基因BnPDF1.2可被壳寡糖诱导表达水平升高,壳寡糖还可以诱导茉莉酸生成途径中关键酶脂氧合酶(LOX)的活性升高,说明壳寡糖诱导油菜抗菌核病可能由JA/ET途径介导。     

内生菌XG-1对西瓜枯萎病诱导抗性的研究

以苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化氢酶(CAT)4种防御酶的活性变化以及丙二醛(MDA)的含量变化作为指标,研究内生菌XG-1对西瓜枯萎病的诱导抗性,为阐明XG-1的作用机制及其开发应用提供理论依据。结果表明:经内生菌XG-1菌悬液处理后,西瓜苗叶片的PAL、POD、PPO及CAT活性均高于清水对照。同时接种XG-1菌悬液和西瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporumf.sp niveum,FON)的叶片,PAL活性在接种后第4天、第10天出现2次高峰,分别比对照增加1.86倍和1.52倍;POD和PPO活性均在第4天达到最高峰,分别比对照提高52.6%和57.1%;CAT活性在第5天时达到最高峰,比对照提高56.4%。同时接种XG-1菌悬液和枯萎病菌FON后,西瓜苗叶片的MDA含量呈先下降后逐渐上升趋势,第4天时达到最低值,比对照下降33.1%。由此可见,诱导抗病性是菌株XG-1防治西瓜枯萎病的重要作用机制之一。     

环芳烃芘对拟南芥的生物毒性效应

[目的]研究多环芳烃（PAHs）对植物生理生化的影响。[方法]以模式植物拟南芥为试验材料,研究4环PAHs芘胁迫对拟南芥生长的影响及抗氧化酶活性及叶片超微结构的变化。[结果]芘胁迫下拟南芥根长呈现低浓度促进生长、高浓度受抑制的现象,叶片香毛簇随着芘浓度的增加发生畸变。0.25mmol/L的芘胁迫28d后,叶绿素含量显著降低,拟南芥的光合作用过程受到抑制。随胁迫浓度的升高,拟南芥叶片中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性显著增强;过氧化氢酶（CAT）的活性先上升后下降,不同浓度芘胁迫下,拟南芥叶片中过氧化氢的平均含量都高于对照。在亚细胞水平上的观察也证实芘处理的拟南芥叶片中叶绿体的数量相对减少,出现肿胀现象,叶肉细胞受到严重损伤,光合作用受阻。[结论]该研究可为PAHs对植物的致毒机理以及PAHs污染土壤的植物修复材料筛选提供一些参考。     

JA、SA 对重瓣玫瑰生长发育和防御酶活性的影响

为研究重瓣玫瑰的诱导抗病性,采用茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)处理重瓣玫瑰,研究其对重瓣玫瑰生长发育和 叶片防御酶活性的影响。结果表明:不同浓度的JA 和SA 对重瓣玫瑰生长发育影响不明显,JA 或SA 诱导后株高、 叶片面积与对照相比差异不显著(P 0.05)。而JA、SA 诱导处理对苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、过 氧化物酶(POD)的影响明显。经JA 诱导,当浓度为0.5、0.5、1.0 mmol/ L 时PAL、PPO、POD 活性分别在第5、3、7 天达到最高值,分别是对照的1.91、1.92、1.61 倍,且均与对照组差异极显著;经SA 诱导,当浓度为1.0、0.5、1.0 mmol/ L 时PAL、PPO、POD 的活性分别在第3、3、5 天达到最高值,分别是对照的2.14、1.63、1.81 倍,差异显著;JA、 SA 的诱导效果的持效期约为7 ~9 d。外源JA、SA 处理,可以激发植物自身的防御反应,对抵御病虫侵害等逆境环 境具有一定的意义。      

镰刀菌属真菌毒素在植物和病原菌互作中的研究进展

镰刀菌是世界上最重要的植物病原菌之一,可影响植物的生长发育,严重威胁全球粮食安全和生物多样性。几乎所有的镰刀菌都会产生真菌毒素,其毒素种类多、毒性强,一方面可以作为致病因子之一参与镰刀菌的致病过程,另一方面可污染粮食和饲料,进而引起人类和动物的相关病症。已有研究表明,镰刀菌侵染植物后产生的不同种类真菌毒素不仅毒害植物细胞,引起植物组织的坏死,还会加速病原菌的侵染;同时,针对病原菌产生的毒素,植物会激活防御酶并启动防御相关基因的表达,或将致病毒素转化为无毒或低毒物质并转运到胞外,或通过分泌次生代谢物直接抑制病原菌毒素的生物合成。为全面解析镰刀菌毒素在病原菌侵染植物中的作用,提高植物对病原菌的抗性,该文综述了镰刀菌属真菌毒素的种类、毒性机理以及毒素在植物和病原菌互作中的作用,并讨论了植物对真菌毒素的防御反应策略,以期为镰刀菌毒素致病机制和病原菌防治策略研究提供参考。     

蛋白质农药研究与产业化进展

蛋白质农药是新兴起的生物农药,综述了蛋白激发子的类型及其特性,阐述了植物激活蛋白的特点、基因克隆、作用机理、制剂的研制以及对农作物的抗病促生长活性,展望了植物激活蛋白的产业化研究应用前景.     

HarpinXoo诱导烟草过敏性细胞死亡的细胞及分子特征

 HarpinXoo是水稻白叶枯病菌分泌的蛋白质，用harpinXoo注射烟草后20 h，可表现过敏性细胞死亡（hypersensitive cell death, HCD）。对harpinXoo诱导的烟草叶片用DNA特异染料（DAPI）染色后经荧光显微镜观察发现，烟草细胞在harpinXoo诱导后不同时间表现明显的染色质浓缩；对诱导后的烟草DNA经2％琼脂糖凝胶电泳发现，诱导后12 h烟草DNA开始出现弥散的条带，24 h后弥散的小片段大量增加；定量RT-PCR检测发现，harpinXoo诱导的烟草HCD早期即有标志基因hin1和hsr203J的诱导表达。这些结果表明，harpinXoo诱导的烟草细胞死亡，是植物的一种主动反应，具有细胞编程死亡的重要特征。     

有机硅对蛋白激发子AMEP功能活性的影响

为了明确加入表面活性剂是否会改变AMEP蛋白的亲水和疏水分布,以致影响蛋白的功能活性,本文设置了一系列浓度梯度的有机硅对AMEP蛋白进行处理,通过过敏反应试验来检测有机硅对AMEP蛋白功能活性的影响,并通过灰霉菌接病试验检验了含1/7 500有机硅的AMEP蛋白制剂对植物抗病性的影响。结果表明:在有机硅浓度低于1/5 000时AMEP蛋白的过敏反应活性有明显增强,而浓度高于1/5 000时有机硅对AMEP的过敏反应活性则起到抑制作用;喷施了1/7 500有机硅与AMEP混合液的烟草叶片能够显著提升对灰霉菌的抗性。本研究结果表明,合理利用有机硅可以增强AMEP蛋白的功能活性,为有机硅与AMEP的共同施用提供了理论依据。     

多环芳烃芘对拟南芥的生物毒性效应

[目的]研究多环芳烃（PAHs）对植物生理生化的影响。[方法]以模式植物拟南芥为试验材料,研究4环PAHs芘胁迫对拟南芥生长的影响及抗氧化酶活性和叶片超微结构的变化。[结论]芘胁迫下拟南芥根长呈现低浓度促进生长、高浓度受抑制的现象,叶片香毛簇随着芘浓度的增加发生畸变。0.25 mmol/L的芘胁迫28 d后,叶绿素含量显著降低,拟南芥的光合作用过程受到抑制。随胁迫浓度的升高,拟南芥叶片中过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性显著增强;过氧化氢酶（CAT）活性先上升后下降,不同浓度芘胁迫下,拟南芥叶片中过氧化氢的平均含量都高于对照。在亚细胞水平上的观察也证实芘处理的拟南芥叶片中叶绿体的数量相对减少,出现肿胀现象,叶肉细胞受到严重损伤,光合作用受阻。[结果]该研究可为PAHs对植物的致毒机理以及PAHs污染土壤的植物修复材料筛选提供一些参考。     

HrpN_(Ea)蛋白的结构与功能分析

Harpins是由革兰氏阴性植物病原细菌产生的一类蛋白激发子,对蛋白酶敏感,在非寄主植物叶片上可以诱导hypersensitive response（HR）或hypersensitive cell death（HCD）。HrpNEa是Harpins蛋白的一种,是从梨火疫病菌（Erwinia amylovora）中分离得到的。大量试验证明,HrpNEa蛋白在引起植物过敏反应的同时,能诱导植物获得性系统抗性及刺激植物生长发育。从分子生物学角度,利用国际互联网上的相关生物信息学分析软件NPSA、Swiss-Model、SAPS、InterPro Scan等对HrpNEa蛋白进行了结构和功能的预测分析。HrpNEa蛋白由403个氨基酸组成,有较多的β折叠和无规卷曲结构;HrpNEa蛋白无N端信号肽,不形成跨膜结构,定位于细胞质中。     

大豆疫霉效应因子PsCRN115诱导烟草抗性的机制分析

CRN(crinkling and necrosis induced protein)蛋白是卵菌所特有的一类效应因子,在已经测序的疫霉种中,每个基因组中预测都含有上百个CRN基因,关于其功能和分子机制目前研究不多。前期研究发现,大豆疫霉效应因子PsCRN115是大豆疫霉的致病性必需因子且能抑制植物的细胞死亡。为了进一步研究PsCRN115的功能,本研究采用农杆菌渗入法介导的基因瞬时转化技术在烟草上过表达该基因,发现PsCRN115可显著提高烟草对烟草疫霉的抗性。随后采用荧光定量PCR研究了其作用机制,发现PsCRN115可诱导水杨酸(SA)通路防卫反应基因的高表达,但对乙烯(ET)和茉莉酸(JA)通路防卫反应基因的表达影响不显著。表明:大豆疫霉效应因子PsCRN115是致病必需的因子,能被植物所识别,并诱导植物的防卫反应。     

接种枯萎病菌香蕉苗病症及其组织病理特征

用枯萎病菌4号生理小种接种香蕉苗后,观察发现:香蕉苗在发病初期出现了黄叶、球茎组织变褐症状;发病中期出现了叶片萎蔫、球茎组织变褐、假茎可见斑点状或线条状褐色病变、根变黑褐症状;发病后期出现了植株萎蔫、枯死等症状.采用组织病菌分离法,发现病菌从香蕉根部侵入后,由香蕉组织下部向上部传导,并在根、球茎和假茎中稳定定殖.用组织切片法观察发现病菌能使香蕉苗球茎组织产生褐变,引起细胞壁木质素增加及淀粉颗粒减少.