水杨酸诱导对玉米大斑病抗性的影响

外施水杨酸(SA)可以显著减轻玉米(Zea mays)大斑病的病害症状.外施SA后玉米叶片的病斑数目和病斑大小明显降低和缩小,诱抗效果超过56%.SA诱导玉米抗病机制研究发现,SA预处理减缓了玉米大斑病菌侵染速度,表现为由侵入钉长出新菌丝,菌丝充满侵染细胞以及向邻近细胞扩展的时间延迟;SA预处理加速了病菌侵染过程中侵染点及周围玉米细胞的死亡.SA处理或SA预处理后接菌,明显增强了玉米叶片中苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶的活性;增加了玉米叶片内木质素、丁布的含量;SA处理后接菌,增加了玉米叶片内H2O2含量;而单独接菌,这些酶活性及物质含量均无明显改变.     

“生物技术”特色专业建设的研究与实践

人才培养质量是高校的生命线,专业建设是高等学校提高人才培养质量的基础性工作.河北农业大学生物技术专业通过科学制定专业培养方案、加强师资队伍建设、优化课程体系、强化实践教学、加强教学管理和学生思想政治工作等措施,提高了学生的综合素质和实践能力,提升了人才培养质量.     

灰葡萄孢钙调磷酸酶β亚基基因及启动子的克隆与序列分析

采用EST标签法快速克隆灰葡萄孢钙调磷酸酶β亚基(cnb)基因的cDNA和DNA序列,通过基因步行技术扩增得到cnb启动子序列,运用生物信息学技术进行基因序列分析发现cnb基因含有4个外显子和3个内含子,最大开放阅读框为525 bp(GenBank登录号ABN54442),编码174个氨基酸,分子量为19.75 kD,等电点为4.28;预测蛋白含约59.77%的α螺旋,7.47%的β转角,4.60%的延伸串,28.16%的不规则卷曲;含有4个高度保守"EF-hand"Ca2+结合区域和几个转录调控元件,如EFI,AP-2,NF-kB和Sp1等。Southern blotting表明,cnb基因在灰葡萄孢基因组中含有1个拷贝。     

植物病原真菌毒素中除草活性物质的筛选

本试验对一些主要的植物病害真菌毒素的除草活性进行了初步研究，供试杂草为田间杂草反枝苋、稗草、狗尾草。种子萌发抑制试验结果表明，F－8菌株的培养滤液不仅对反枝苋、稗草、狗尾草种子萌发有很强的抑制作用，而且对它们的根、茎生长抑制也很强；F－5菌株的培养滤液可强烈地抑制反枝苋种子萌发及根茎的伸长；某些菌株的代谢物只能起到单方面的抑制作用。出苗后的茎叶处理结果发现，F－8菌株的培养滤液对供试杂草均有很强的抑制作用，叶黄化干枯；F－9、F－19菌株的培养滤液对稗草、狗尾草表现出抑制作用；此外，F－16菌株也可抑制狗尾草的茎叶生长。F－8菌株的安全性试验结果显示，该菌株对玉米苗前、苗后均表现安全、但抑制小麦、大白菜种子的萌发，而对其苗后生长无影响。因此，可考虑作物的不同反应情况，作为不同时期的除草剂以供使用。     

灰葡萄孢毒素的生物活性测定和除草活性成分分离研究

 分别用生长速率法和抑菌圈法测定灰葡萄孢毒素对部分植物病原真菌和细菌的抑菌活性,用浸渍法测定其杀虫活性,以杂草种子萌发和幼苗生长受阻为指标测定其除草活性。结果表明,灰葡萄孢毒素对小麦纹枯病菌、小麦根腐病菌和小麦赤霉病菌的抑制率分别为66.2%、61.6%和56.4%;对马铃薯环腐病和白菜软腐病病原细菌的抑菌圈直径分别为6和9 mm;对杂草和禾本科作物种子发芽均有抑制作用;在供试植物出苗3 d后喷施毒素,24 h对反枝苋和牵牛花等双子叶杂草幼苗毒杀活性达100%,而对禾本科的作物影响很小;对黏虫、小菜蛾和菜青虫     

玉米大斑病菌Homeobox转录因子家族全基因组鉴定及其表达规律分析

【目的】从全基因组水平上鉴定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)Homeobox转录因子家族及其分布,阐明该家族的序列及进化特征,分析该家族基因在病菌不同生长发育时期的表达规律。【方法】利用生物信息学手段搜索玉米大斑病菌全基因组数据库,鉴定Homeobox转录因子家族;采用MEGA 5.0软件进行系统进化树分析;利用在线工具GSDS(gene structure display server)(http://gsds1.cbi.pku.edu.cn/index.php)绘制基因结构图;利用Clustal X 1.83软件分析Homeobox保守结构域(HOX保守结构域)的氨基酸序列特征;利用SOPMA(https://npsa-prabi.ibcp.fr/cgi-bin/npsa_automat.plpage=npsa_sopma.html)对Homeobox蛋白的二级结构进行在线预测;利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术分析Homeobox转录因子家族在病菌不同发育时期的表达模式。【结果】在玉米大斑病菌中鉴定了8个Homeobox转录因子家族成员(St HTF1-8),根据基因结构及系统进化特征将其分为4类;亚细胞定位预测分析表明,这8个蛋白全部定位在细胞核中;该家族成员均含有HOX保守结构域,其二级结构具有特征性的"螺旋-转角-螺旋"(helix-turn-helix)结构;利用q RT-PCR技术对该家族成员在菌丝、分生孢子形成、芽管形成、附着胞及侵入丝形成等5个时期的表达规律分析,发现不同基因在病菌不同发育时期具有不同的表达水平,其中St HTF1在菌丝发育、分生孢子及附着胞形成等3个时期的表达水平相对较高,St HTF3、St HTF4在分生孢子形成时期表达水平最高,St HTF6在芽管形成时期的表达水平最高,St HTF2、St HTF5、St HTF7和St HTF8在附着胞形成时期的表达水平均较高。【结论】玉米大斑病菌包括Homeobox转录因子家族包含8个成员,在进化上分为4大类,全部成员均分布在细胞核内,其编码蛋白质均含有保守的HOX结构域及"螺旋-转角-螺旋"空间结构;该基因家族成员在病菌不同发育时期呈现不同的表达规律。     

灰葡萄孢BcPDR1基因差异表达基因的筛选和鉴定

灰葡萄孢BcPDR1基因在病菌生长发育和致病过程中发挥重要作用,但其具体的分子机制尚未明确。本研究利用数字基因表达谱技术(Digital Gene Expression Profiling, DGE),获得了933个受BcPDR1基因影响的差异表达基因,GO富集分析发现差异表达基因主要集中在细胞过程、新陈代谢过程、细胞组分和催化作用等方面。利用数字基因表达谱数据,获得了14个差异表达的胞壁降解酶基因;热图分析和Real-time PCR分析发现,14个胞壁降解酶基因在突变体BCt89和ΔBcPDR1中的表达水平被明显上调或下调,确定了BcPDR1基因对胞壁降解酶基因的正负调控作用。试验结果为进一步阐明BcPDR1调控灰葡萄孢致病力的分子机制奠定了基础。     

玉米大斑病菌MAPK基因St IME2的基因组定位、蛋白质结构预测及表达分析

【目的】确定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)MAPK基因St IME2在基因组中的位置;系统解析目的蛋白质St Ime2的结构特征;分析玉米大斑病菌St IME2在不同发育时期及不同胁迫条件下(温度、氧胁迫、高渗胁迫)的表达,为深入研究该基因的功能奠定基础。【方法】通过本地Blast搜索玉米大斑病菌基因组数据库,确定St IME2在基因组的精确位置;利用Prot Param在线分析St Ime2蛋白的理化性质,利用SOMPA在线软件预测St Ime2蛋白的二级结构。通过PHYRE2在线服务器对St Ime2蛋白的三维结构进行预测。利用半定量RT-PCR方法分析不同发育时期及不同胁迫条件下St IME2的表达。【结果】玉米大斑病菌St IME2为一类与酿酒酵母中Sc IME2具有较高同源性的基因,为在植物病原真菌中鲜有报道的MAPK基因。该基因的ID为98 105,位于scaffold_7正链的1 560 184—1 562 574位置,St Ime2蛋白具有MAPK类蛋白激酶的特征性保守结构域,其二级结构主要以α-螺旋和无规则卷曲为主,β-折叠较少且主要存在于N端,其三级结构具有1个较小的N端域和1个较大的C端域;该基因在病菌分生孢子时期表达量最高,附着胞发育时期表达量最低。将病菌置于不同温度条件下处理,发现培养温度为28℃时St IME2表达量达到最高。在高渗胁迫条件下,随Na Cl浓度的增加,St IME2的表达量逐渐增加,但在较高胁迫条件下(0.8 mol·L-1 Na Cl),该基因表达几乎被完全抑制。经H2O2胁迫处理后,St IME2的表达量随H2O2的浓度增加而增强,在10 mmol·L-1 H2O2的处理下表达量最高。【结论】玉米大斑病菌St IME2位于scaffold_7正链的1 560 184—1 562 574位置。St Ime2蛋白具有MAPK激酶的所有特征性保守结构域,为一类功能鲜有报道的MAPK蛋白激酶。该基因在玉米大斑病菌分生孢子时期表达量最高,推测可能在调控病菌分生孢子发育过程中起重要作用。该基因的表达水平可随培养温度的变化而变化,28℃表达量最高。该基因可能参与病菌的高渗胁迫及氧胁迫反应。     

玉米大斑病菌StCHS6的基因结构及表达规律分析

为了阐明玉米大斑病菌几丁质合成酶基因StCHS6在病菌生长发育及致病过程中的作用,克隆并解析了该基因及其编码蛋白的结构特征,明确了该基因在病菌生长发育过程中的表达模式。在玉米大斑病菌1号小种菌株01-23中克隆StCHS6,利用生物信息学手段分析该基因的结构特征,并利用已有的病菌重要发育阶段的RNA-Seq数据库信息,明确该基因的表达模式。结果发现,StCHS6位于病菌基因组scaffold_1:2066293-2069876(-)的位置,基因全长为3 584 bp,含有4个内含子和5个外显子;CDS序列大小为2 703 bp,编码900个氨基酸,脂肪指数为81.86,亲水性平均值为-0.178,等电点(PI)为8.36,不稳定指数为36.94,属于碱性稳定型蛋白;保守结构域分析表明,StCHS6蛋白含有几丁质合成酶催化结构域Chitin_synth_1和多个跨膜结构域;亚细胞定位分析推测该蛋白定位于细胞膜上;RNA-Seq数据分析表明,StCHS6在菌丝、分生孢子、芽管、附着胞和侵入钉5个发育时期均有表达,但其表达量有所差异。以芽管时期的表达量为1,菌丝、分生孢子、附着胞和侵入钉时期的表达量分别为芽管时期的3.80,4.97,3.40,2.60倍。为阐明玉米大斑病菌StCHS6的基因结构特征、表达模式及功能奠定了基础。     

玉米大斑病菌交配型组成鉴定及其有性生殖条件优化

为进一步探究玉米大斑病菌Setosphaeria turcica有性生殖规律,自我国12个省区采集不同玉米种植区的大斑病样,分离后获得664株菌,采用PCR分子检测方法对其交配型进行鉴定;在室内对影响该病原菌有性生殖的诱导介质、Fe~(3+)浓度、碳源、光照等条件进行优化。结果表明,自然条件下玉米大斑病菌存在A交配型(携带StMAT1-1基因)、a交配型(携带StMAT1-2基因)和Aa交配型(同时携带StMAT1-1基因和StMAT1-2基因)菌株,其中A、a、Aa交配型菌株数量分别为46、585和33株,所占比例分别为6.93%、88.10%和4.97%;在温度25℃、相对湿度55%、玉米叶片为诱导介质、外源添加0.12 g/L FeCl_3和0.85 g/L CaCO_3、光照培养条件下,有利于有性态子囊壳的产生,同等条件下黑暗培养更利于有性态子囊壳成熟。