海洋贝莱斯芽胞杆菌Bam-6全基因组测序及生物信息分析

贝莱斯芽胞杆菌Bam-6对柑橘溃疡病等植物病原菌具有较强抗菌活性,同时具有杀灭桃蚜的作用,为挖掘Bam-6特殊功能基因及基因簇,深入研究其抑菌杀虫机制,采用第二代BGISEQ与第三代Pac Bio平台相结合的测序技术对Bam-6进行全基因组测序,并对测序数据进行基因组组装、基因预测与功能注释、共线性分析、次级代谢产物合成基因簇预测和比较基因组分析等。Bam-6全基因组全长为3928774 bp,GC含量为46.53%,共编码3861个ORF,含有86个t RNA基因、27个r RNA、0个s RNA、122个串联重复序列和2个卫星RNA。在NR、Swiss-Prot、eggNOG、GO和KEGG数据库分别注释到基因3840、2156、3485、3319和2721个。同时,生物信息学分析表明此菌株基因组中有12个次级代谢产物基因簇,包括3个未知功能的基因簇、8个相似度较高的抗生素合成基因簇（surfactin、macrolactin H、fengycin、bacillaene、difficidin、bacillibactin、bacilysin和mersacidin）和1个相似度仅为7%...     

激活嘌呤回补途径提高淀粉酶产色链霉菌丰加霉素产量

丰加霉素是核苷类抗生素家族中的一员,它在抑制真菌方面表现出很高的活性,在植物病害生物防治领域具有重要的应用潜力。淀粉酶产色链霉菌Streptomyces diastatochromogenes 1628是丰加霉素的生产菌株之一,但由于野生菌产量较低,难以实现在工业水平进行丰加霉素的发酵生产。通过对代谢途径分析发现,嘌呤回补途径能够影响丰加霉素合成。为了阐明嘌呤回补途径调控基因xdhR对淀粉酶产色链霉菌丰加霉素合成的影响,本研究通过基因敲除技术探究xdhR基因对丰加霉素产量、丰加霉素合成基因簇转录水平、菌丝分化、抑菌效果等方面的影响。摇瓶发酵试验表明,敲除xdhR基因能够显著提高淀粉酶产色链霉菌1628的丰加霉素产量,发酵至96 h时,重组菌中丰加霉素产量达到最高287.8 mg/L,产量较野生菌株提高约114.0%。q PCR试验表明,xdhR基因能够激活嘌呤回补途径基因的转录和丰加霉素合成基因簇基因的转录。同时,xdhR基因能够改变菌落生长形态。xdhR基因敲除菌株发酵液对水稻纹枯病菌和黄瓜枯萎病菌的抑制率分别提高到69.3%和100%。以上结果证明XdhR参与并调控淀粉酶产色链霉菌...     

臂形草内生真菌HND5的GFP标记及其抑菌作用

臂形草Brachiaria brizantha内生真菌HND5及其产生的挥发性气体对多种植物病原真菌均有拮抗作用。本研究通过原生质体转化将绿色荧光蛋白（GFP）表达载体质粒pPKNTG转入HND5菌株中,获得了带绿色荧光且遗传稳定的转化子;PCR鉴定结果表明绿色荧光与外源质粒的插入相关。随机选取7个荧光转化子进行拮抗活性评价,发现其中5个转化子及其产生的挥发性气体对多主棒孢Corynespora cassiicola的拮抗活性与野生型菌株HND5相当。该结果为深入研究HND5菌株内生性及生防作用机理奠定了基础。     

枯草芽胞杆菌NCD-2中调控因子PhoP对fengycin合成的调控作用

 PhoR/PhoP双因子调控系统是枯草芽胞杆菌中一个重要的全局性调控系统, 在低磷环境下, 感应激酶PhoR自磷酸化, 并且将获得的磷酸基团转移到调控因子PhoP上, 从而激活PhoP的调控活性。为了明确调控因子PhoP对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中主要抑菌活性物质-fengycin合成能力的调控作用, 本研究通过同源重组技术缺失突变NCD-2菌株中的phoP基因, 拮抗活性测定结果表明, phoP基因缺失菌株显著降低了对立枯丝核菌的抑菌活性。通过快速蛋白质液相色谱(FPLC)技术比较了NCD-2菌株野生型及其phoP基因突变子fengycin的合成能力, 结果证明, phoP基因突变菌株降低了fengycin的合成能力。对突变子进行phoP基因互补发现, 互补phoP基因可使突变子的相关性状恢复到野生型菌株水平。以上结果证明, phoP基因对枯草芽胞杆菌NCD-2菌株中fengycin的合成具有正调控功能。     

脂肽类抗生素fengycin在枯草芽胞杆菌NCD-2菌株抑制番茄灰霉病菌中的功能分析

 枯草芽胞杆菌NCD-2菌株及其无细胞发酵液对多种植物病原真菌具有较强的拮抗活性。为了明确NCD-2菌株抑菌作用机理,本研究利用快速蛋白液相色谱技术(FPLC)结合抑菌活性测定,对NCD-2菌株的脂肽类抑菌物质进行分离、纯化,经质谱鉴定,该抑菌物质为芬荠素(fengycin)。从NCD-2菌株中克隆出fengycin合成酶基因fenC及其上游启动子序列,通过同源重组技术对fenC基因进行了内缺失突变,同NCD-2野生型菌株相比,fenC基因缺失突变子丧失了fengycin的合成能力,同时该突变子显著降低了对番茄灰霉病菌的拮抗活性。进一步在离体叶片上比较了NCD-2野生型菌株和突变子之间脂肽提取物和菌体细胞对番茄灰霉病的保护作用,结果发现,突变子不论是脂肽提取物还是菌体细胞显著降低了对番茄灰霉病的防治作用。     

链霉菌ZZSP-7的鉴定及其对草莓炭疽病的防效

为获得草莓炭疽病菌胶孢炭疽菌的优良拮抗菌,以草莓种植基地的土壤为拮抗菌来源,通过室内测定不同分离物对草莓炭疽病菌的抑菌活性,筛选抑菌率最高的菌株,在此基础上对所筛菌株进行分类鉴定,并评价其抑菌谱和防效。结果表明,从土壤中分离获得42株拮抗菌,筛选出5株对胶孢炭疽菌具有明显抑制作用的菌株。其中,菌株ZZSP-7的抑菌作用最强,5 d后的抑菌带宽达17.6 mm。经形态、生理生化及16S rDNA基因系统发育分析,确认菌株ZZSP-7为链霉菌Streptomyces sp.。菌株ZZSP-7抑菌谱广,对多种植物病原菌均具有良好的抑菌效果。盆栽试验结果表明,在盆栽中菌株ZZSP-7对“红颜”和“甜查理”两个品种草莓炭疽病菌的防效分别为78.64%和82.81%,具有进一步开发和利用的前景。     

枯草芽胞杆菌NCD-2菌株抑菌蛋白的分离及鉴定

枯草芽胞杆菌NCD-2菌株对灰葡萄孢菌具有较强的抑菌活性,抑菌蛋白是其产生的抑菌物质之一。本研究为明确NCD-2菌株所产抑菌蛋白的作用方式和特性,采用牛津杯法测定抑菌蛋白的抑菌活性及其对病原菌菌丝生长的影响,采用混合培养法测定其对病原菌分生孢子萌发的影响,同时采用阴离子交换层析和非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对其进行分离纯化,并利用MALDI-TOF-MS进行鉴定。结果表明,NCD-2菌株产生的粗蛋白能够显著抑制灰葡萄孢菌分生孢子的萌发和菌丝生长,并导致病原菌菌丝分枝增多、局部膨大肿胀。通过分离纯化获得具抑菌活性的蛋白组分D1-3,经鉴定该蛋白的肽指纹图谱与leucyl aminopeptidase[Bacillus subtilis](WP_041057629.1)的氨基酸序列匹配率最高,达到65%,相对分子质量为53.936 k Da,功能分析表明组分D1-3可能是一种新的抑菌蛋白。     

淀粉酶产色链霉菌1628中toyF基因的克隆与丰加霉素合成相关性

为考察编码腺苷琥珀酸裂解酶toyF基因对淀粉酶产色链霉菌Streptomyces diastatochromogenes 1628合成丰加霉素的影响,本研究设计简并引物,首次克隆获得了菌株1628的toyF基因,并构建了敲除质粒pKC1132-toyF',通过接合转移转入菌株1628,获得toyF基因缺失株1628-ΔTOYF。结果表明,与原始菌株1628相比,缺失株1628-ΔTOYF中TOYF的酶活和丰加霉素产量分别降低66.7%、87.5%。在缺失株1628-ΔTOYF中回补表达toyF基因构建了重组菌1628-ΔTOYF/toyF。重组菌1628-ΔTOYF/toyF中的TOYF酶活和丰加霉素产量,较缺失株1628-ΔTOYF分别提高了2.7和8.3倍。由此可见,toyF基因是参与菌株1628生物合成丰加霉素的关键酶基因。本文toyF基因的克隆及其功能研究,为克隆完整的丰加霉素生物合成基因簇及其丰加霉素生物合成机制的研究奠定了基础。     

盐生植物根际细菌B268的鉴定及其抑菌抗盐活性

为了挖掘耐盐生防菌资源,从盐生植物短枝木麻黄Casuarina equisetifolia L.根际分离获得1株生防细菌B268。采用多相分类法对B268进行鉴定;利用活菌计数和平板对峙法测定菌株的抑菌活性;利用antiSMASH数据库对抗菌物质合成基因簇进行预测;基于氯化钠（NaCl）梯度下的生理活性以及功能基因表达水平检测,分析盐胁迫对菌株生防性状的影响;通过水培试验评估菌株对黄瓜耐盐性的促进作用。结果表明:菌株B268为同种贝莱斯芽孢杆菌群的一个新种系型,在3% (W/V) NaCl下最适生长,生长范围0～15% (W/V) NaCl。共预测到13个抗菌物质合成基因簇,并对9种供试病原菌具有拮抗活性,其中,青枯病菌处理8 h后出现负生长,苹果树腐烂病菌、交替链格孢、胶孢炭疽菌和番茄早疫病菌的平板抑制率均大于60%。在盐梯度培养条件下,B268的胞外嗜铁素和吲哚乙酸浓度分别在1%和3% (W/V) NaCl时最高,而平板溶磷指数保持稳定;吲哚乙酸合成基因dhaS、植酸酶基因phyC在1% (W/V) NaCl,而嗜铁素合成基因dhbC在3% (W/V) NaCl时表达水平最高。接种B268后,水培黄瓜苗对80 mmol/L NaCl胁迫不敏感,对 120 mmol/L NaCl胁迫形成抗性,叶部可溶性糖含量提高46.4%,丙二醛含量降低67.2%。研究表明,B268是1株嗜盐生防菌,具有广谱抗菌活性,且促生活性对盐表现出耦合响应性,在植物盐害、病害生物防治以及盐土生物修复方面具有研发潜力。     

萎缩芽胞杆菌MQ19ST15鉴定及对甘蓝枯萎病的盆栽防效

为筛选用于甘蓝枯萎病的生防菌并明确其对病原菌的抑菌活性和盆栽防治效果,对从荒漠沙土中分离、筛选的细菌菌株MQ19ST15进行了对峙培养、抑菌活性物质测定、盆栽防效测定和种类鉴定。结果表明,菌株MQ19ST15能够显著抑制病原菌的菌丝生长,使菌丝出现膨大、变形扭曲及分支增多等畸变,抑菌率达54.95%。抑菌活性物质检测显示,该菌株能产生淀粉酶、蛋白酶、果胶酶及β-1,3-葡聚糖酶;抗菌脂肽物质合成相关基因扩增显示其基因组DNA中具有surfactin、iturin、fengycin和bacillomycin 4种抗菌脂肽物质的合成调控基因。盆栽试验结果显示,该菌株对甘蓝枯萎病的防控效果为53.03%。通过菌落形态、16S rRNA基因和gyrB基因序列分析将其鉴定为萎缩芽胞杆菌Bacillus atrophaeus。     

群体感应调控因子ComA对枯草芽胞杆菌NCD-2抑菌物质产生和生物膜形成的影响

为明确群体感应系统在枯草芽胞杆菌NCD-2菌株抑菌活性和生物膜形成中的作用,通过同源重组技术对群体感应系统中的comA基因进行定位缺失突变,分别比较了NCD-2菌株和comA基因突变子在胞外酶合成、抑菌活性、脂肽抗生素(丰产素)产生以及生物膜形成上的差异,并进一步利用实时荧光定量RT-PCR技术比较了二者生物膜基质编码基因epsA和tasA的表达情况。结果表明,通过同源重组技术获得了comA基因突变子MA-4,同菌株NCD-2相比,其在胞外蛋白酶和纤维素酶的合成能力、对番茄灰霉菌Botrytis cinerea的抑菌活性、丰产素的合成量和生物膜的形成能力上均明显下降;生物膜基质编码基因tasA的表达量下降了70%,而epsA的表达量变化不明显。表明ComA是NCD-2菌株脂肽抗生素和生物膜形成中的重要调控因子。     

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。     

大丽轮枝菌效应蛋白VdSRP2的功能分析

为明确效应蛋白VdSRP2在大丽轮枝菌Verticillium dahliae中的生物学功能,从大丽轮枝菌落叶型菌株V592中克隆VdSRP2基因并进行生物信息学分析,利用酵母转化酶分泌系统对其信号肽活性进行测定,采用实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qPCR)技术分析VdSRP2基因在大丽轮枝菌中的表达模式,并以V592菌株为材料获得VdSRP2基因的敲除突变体和过表达体菌株,通过表型分析和致病性测定确定VdSRP2基因的生物学功能。结果显示,VdSRP2基因编码232个氨基酸,含有5个半胱氨酸残基,N-端信号肽具有分泌活性,为真菌的典型效应蛋白;VdSRP2基因主要在大丽轮枝菌菌丝和微菌核中表达,其中经棉花根系诱导培养24 h时表达量最高;与野生型菌株V592相比,VdSRP2基因敲除导致大丽轮枝菌的产孢量和孢子萌发率显著下降,不能形成微菌核,对棉花的致病力明显减弱;但VdSRP2基因敲除不影响大丽轮枝菌的穿透能力;VdSRP2基因在本氏烟和棉花叶片瞬时表达不会诱导细胞死亡。表明VdSRP2是大丽轮枝菌微菌核形成必需...     

Polyphosphate kinase is essential for swarming motility, tolerance to environmental stresses, and virulence in Pseudomonas syringae pv. tabaci 6605

Polyphosphate kinase (PPK), encoded by the ppk gene, is a principal enzyme responsible for synthesis of inorganic polyphosphate (poly P) from ATP in many Gram-negative bacteria. In order to elucidate the functions of poly P in Pseudomonas syringae pv. tabaci 6605, an in-frame deletion mutant of the ppk gene (ppk) was constructed. The ppk mutant did not accumulate poly P, whereas the wild-type strain accumulated a large quantity. The mutant had reduced swarming motility, even though it retains swimming motility like the parental strain. The mutant exhibited increased sensitivity to prolonged incubation and environmental stresses, such as heat shock and oxidative stress and reduced exopolysaccharide (EPS) production compared to the wild-type. Northern blot analysis revealed that expression of the rpoS gene, encoding the stationary phase sigma factor RpoS, was reduced in ppk in the logarithmic phase, indicating that rpoS is regulated by the ppk gene. The poly P deficient mutant had significantly reduced ability to cause disease in its host tobacco plant and in planta growth of the mutant was also significantly reduced in host tobacco leaves as compared to the wild-type strain. Thus, our results suggest that poly P plays an important role in the virulence of P. syringae pv. tabaci 6605.     

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。     

苹果树腐烂病菌VmMFS1~VmMFS3基因的功能分析

为绿色持久防控苹果树腐烂病,该研究分析苹果树腐烂病菌Valsa mali的3个主要协同转运蛋白超家族（major facilitator superfamily,MFS）编码基因的氨基酸序列特征,利用实时荧光定量PCR （quantitative real-time PCR,RT-qPCR）技术分析这3个基因在苹果树腐烂病菌侵染阶段的表达水平,通过构建这3个基因的缺失突变体和回补菌株分析其在病原菌营养生长、致病力和非生物胁迫应答等方面的功能。结果表明,这3个基因的氨基酸序列均具有MFS保守结构域,将其命名为VmMFS1~VmMFS3; VmMFS1和VmMFS2的进化距离较近,均与VmMFS3的进化距离较远;在苹果树腐烂病菌侵染过程中VmMFS1~VmMFS3基因表达均显著上调;与野生型03-8菌株相比,VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体的菌落形态无明显差异,但生长速度下降; VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体的致病力均显著降低; VmMFS1~VmMFS3基因缺失突变体对H₂O₂胁迫的敏感性无明显变化,但对NaCl胁迫更敏感;基因回补后基因缺失突变体的表型缺陷能恢复到野生型菌株的水平。     

帚枝霉属内生真菌激发子蛋白SbES诱导辣椒抗棒孢叶斑病作用机理

为明确帚枝霉属Sarocladium内生生防真菌HND5菌株外泌激发子蛋白SbES的诱导辣椒抗病作用机理,通过构建SbES蛋白的毕赤酵母Pichia pastoris重组蛋白表达菌株,利用纯化后的SbES重组蛋白处理辣椒植株,检测辣椒对棒孢叶斑病的抗性,以及相关抗病反应与抗病基因表达的变化。结果表明,0.1 mg/mL SbES重组蛋白可有效诱导辣椒产生对棒孢叶斑病的抗性,可激发辣椒叶片活性氧爆发、微过敏反应和胼胝质积累等抗病反应;并能有效提高辣椒叶片中与活性氧爆发、过敏性反应、胼胝质合成和植保素合成等抗病反应相关基因,以及水杨酸、茉莉酸和乙烯信号传导关键基因的表达。推测帚枝霉属内生真菌激发子蛋白SbES可通过激活多种抗病信号传导途径来激发辣椒产生对棒孢叶斑病的抗性。     

棉花黄萎病拮抗细菌H14的筛选鉴定及其拮抗机理分析

为筛选对大丽轮枝菌Verticillium dahliae Kleb.具有拮抗活性的根际细菌,以大丽轮枝菌为靶菌,分离获得棉花根际细菌,利用平板对峙法和琼脂扩散法筛选具有较高拮抗活性的菌株,采用室内盆栽法测定筛选所得菌株对棉花黄萎病的防效,并通过形态特征、生理生化特性和16S r DNA基因序列分析确立其分类地位,采用底物降解法和抗菌肽基因克隆法检测其产生水解酶和抗菌肽的能力。结果显示,试验共分离获得182株棉花根际细菌,筛选得到3株对大丽轮枝菌抑菌率大于50.00%且抑菌圈直径大于15 mm的菌株,其中菌株H14的抑菌率和抑菌圈直径最大,分别为54.25%和18.10 mm。该菌能在0～9%NaCl和pH 4.5～9.0的NB培养基上生长;经形态特征观察、生理生化试验及16S rDNA基因序列分析,最终将其鉴定为莫哈韦芽胞杆菌Bacillus mojavensis;菌株H14对大丽轮枝菌孢子萌发的抑制率和对棉花黄萎病的盆栽防效分别为89.55%和74.57%;菌株H14能合成蛋白酶,含有srfAA、fenD、bacA脂肽类抗生素合成基因。表明莫哈韦芽胞杆菌菌株H14能够合成蛋白酶和脂肽类拮抗物质,具有良好的抑菌和防病能力。     

核盘菌自噬相关基因SsATG5和SsATG8的功能分析

为探究自噬在核盘菌Sclerotinia sclerotiorum致病过程中的作用,利用酵母Saccharomyces自噬相关基因（autophagy-related gene,ATG）编码的蛋白序列比对核盘菌基因组,获得核盘菌假定ATG,并以核盘菌1980菌株为出发菌株,基于同源重组的原理对假定ATG进行敲除和回补,并测定不同突变体的生长表型和致病能力。结果表明,从核盘菌基因组中比对到2个ATG,分别命名为SsATG5和SsATG8,两者在核盘菌致病过程中均上调表达。SsATG5和SsATG8敲除突变体在菌丝生长、产草酸和侵染垫形成方面与野生型菌株无明显差异,但SsATG5敲除突变体在离体拟南芥Arabidopsis thaliana叶片上的致病力显著下降了约40%,在活体拟南芥植株上的致病力显著下降了约80%,同时SsATG5回补突变体恢复了正常的致病力。表明SsATG5参与了核盘菌的致病过程,证实自噬在核盘菌致病过程中发挥着重要作用。     

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。