Quantitative trait loci associated with resistance to a potato isolate of Verticillium albo‐atrum in Medicago truncatula

Verticillium albo‐atrum is responsible for considerable yield losses in many economically important crops, among them alfalfa (Medicago sativa). Using Medicago truncatula as a model for studying resistance and susceptibility to V. albo‐atrum, previous work has identified genetic variability and major resistance quantitative trait loci (QTLs) to Verticillium. In order to study the genetic control of resistance to a non‐legume isolate of this pathogen, a population of recombinant inbred lines (RILs) from a cross between resistant line F83005.5 and susceptible line A17 was inoculated with a potato isolate of V. albo‐atrum, LPP0323. High genetic variability and transgressive segregation for resistance to LPP0323 were observed among RILs. Heritabilites were found to be 0·63 for area under the disease progress curve (AUDPC) and 0·93 for maximum symptom score (MSS). A set of four QTLs associated with resistance towards LPP0323 was detected for the parameters MSS and AUDPC. The phenotypic variance explained by each QTL (R²) was moderate, ranging from 4 to 21%. Additive gene effects showed that favourable alleles for resistance all came from the resistant parent. The four QTLs are distinct from those described for an alfalfa V. albo‐atrum isolate, confirming the existence of several resistance mechanisms in this species. None of the QTLs co‐localized with regions involved in resistance against other pathogens in M. truncatula.     

大丽轮枝菌蛋白激发子PevD1诱导棉花抗病性及作用机理

 PevD1是一种大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)分泌蛋白,具有激发烟草过敏反应(HR)和系统获得性抗病(SAR)的功能。为明确蛋白PevD1诱导棉花抗病性及其作用机制,本文利用大肠杆菌表达、纯化的PevD1诱导棉苗植株,检测棉苗对大丽轮枝菌的抗性及免疫应答反应。结果表明,大肠杆菌表达的PevD1重组蛋白不是棉花品种“新陆早42号”的致萎因子,叶片注射8 μg/mL PevD1蛋白诱导3 d后根部接种大丽轮枝菌,15 d后PevD1处理组病害减轻率达35.04%。PevD1能诱导棉花叶片抗性早期信号分子H₂O₂产生和NO积累,维管束细胞壁加厚、木质素和酚类物质的积累。另外,PevD1处理能提高防御酶PAL、POD和PPO活性,提高棉花抗性基因和木质素合成相关基因PAL、C4H1、4CL的转录水平。说明PevD1通过激发棉花免疫系统而提高抗病性,该研究不仅为利用PevD1蛋白激发子控制棉花黄萎病提供了科学依据,同时也为阐明棉花与大丽轮枝菌互作机理提供了理论基础。     

陆地棉抗黄萎病种质创新与抗病基因挖掘

抗病种质在抗病育种中的地位不可替代。远缘杂交材料创新是陆地棉黄萎病抗性种质创制的重要基础;基因工程提供了创造变异的新技术,但由于抗病机制复杂,导入一、两个主基因的效果还不明显;采用分子生物学技术揭示棉花对黄萎病的抗性机制,发掘棉花抗病基因和病程相关基因,有助于剖析棉花-黄萎病菌互作机制。本文概述了陆地棉抗黄萎病种质创制、抗病品种选育的成就,介绍了棉花黄萎病抗性机理与功能基因发掘等方面的最新进展,为抗病分子设计育种提供理论支持。     

棉花黄萎病研究进展

由大丽轮枝菌引起的棉花黄萎病已成为当前我国棉花可持续生产的主要障碍之一。该病害为土传种传维管束病害,具有病原菌寄主范围广,防治困难的特点。本文综述了近年来国内外有关其病原菌的致病力分化、全基因组测序与致病机制、微菌核形成与萌发机制,寄主的抗病分子机制以及病害防治措施等方面的最新研究进展。     

黄萎病菌诱导海岛棉全长cDNA文库构建及EST分析

采用SMART技术构建了海岛棉黄萎病菌诱导下根全长cDNA文库,并进行了质量鉴定和EST序列分析。结果表明,文库的重组率为92.3%,库容量为1.1×106pfu·mL-1,平均插入片段大于1.5 kb。生物信息学分析表明该文库包含大量抗病调节基因和抗病防御基因。COG功能分类发现了多个参与信号转导、防御反应、细胞骨架以及次生代谢产物合成与分解等不同功能类别的基因成员。文库中出现的高丰度表达基因主要有病程相关蛋白(PR蛋白)、谷胱甘肽硫转移酶基因(GST)、亲环素蛋白、短链乙醇脱氢酶、抗坏血酸过氧化物酶及转录因子等。文库的构建为深入研究棉花抗黄萎病分子机制奠定基础。     

棉花黄萎病生防芽孢杆菌 Z-5 菌株发酵培养基的优 化简

 在农用微生物菌剂中芽孢杆菌菌剂产品多采用芽孢作为有效成分,因此产芽孢条件的优化对棉花黄萎病生防细菌的工业生产有着重要意义。本文通过单因素试验分析了8种碳源、8种氮源和6种无机盐对Bacillus malacitensis Z-5菌株芽孢产量的影响,采用Plackett-Burman试验设计确定了影响芽孢产量的主要因素,用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法确定主要影响因素的最佳条件。结果表明,单因素试验筛选出3种碳源（玉米粉、麸皮、葡萄糖）、3种氮源（豆饼粉、花生饼粉、酵母粉）和2种无机盐（MnSO₄·H₂O、CaCl₂）;Plackett-Burman试验确定Z-5菌株生产芽孢最适碳源、无机盐和氮源分别为玉米粉、MnSO₄·H₂O和豆饼粉,最陡爬坡路径法获得此3种因子的最适浓度范围为：玉米粉1.0%~2.0%、MnSO4·H2O 0.05%~0.09%、豆饼粉为1.0%~2.0%。响应面法得到芽孢产量与玉米粉、MnSO4·H2O和豆饼粉含量的回归方程。最终确定优化培养基组合为玉米粉1.66%、豆饼粉1.30%、MnSO₄·H₂O 0.07%、NaH₂PO₄·2H₂O 0.2%、Na₂HPO₄·2H₂O 0.4%,优化后芽孢产量达到1.9⁷×10⁹ mL^-1,与理论值基本相符。     

棉花黄萎病菌拮抗细菌TUBP1的分离鉴定及其防病作用

为研制和开发新疆棉花黄萎病优良生防菌剂,采用琼脂平板扩散法,通过初筛和复筛,分离得到一株对棉花黄萎病菌(Verticillium dahliae)具有较强抑菌活性的拮抗菌株TUBP1。通过对形态观察、生理生化实验、16S rDNA和gyrB的基因序列分析,确定该菌株为Bacillus axarquiensis;利用生长速率法和牛津杯法分别测定了发酵液对棉花黄萎病菌抑菌活性,对棉花黄萎病菌菌丝生长抑制率为78.62%±3.48%,抑菌圈直径为21.00±3.86 mm。温室盆栽试验中,TUBP1最大生防效果为43.67%,小区试验中,TUBP1最大生防效果为43.07%。     

甘肃省马铃薯黄萎病病原分离与鉴定

 马铃薯是重要的粮食作物,增产潜力大,对保障我国的粮食安全具有重要的意义。然而,由于连作问题,各种病害日益突出,鉴定和认识新的病害问题是其有效防控的基础,有助于马铃薯的可持续生产。2009~2010年在甘肃省定西全市各县区马铃薯病害的田间普查中,发现了能够造成马铃薯早死的一种新病害,通过病菌分离和鉴定,确认了大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)侵染马铃薯是造成马铃薯田间植株早死的主要原因。本文首次报道了甘肃马铃薯黄萎病害的发生,研究结果对系统调查该病的发生情况以及病害防控具有重要的实践意义。     

TRV病毒介导的基因沉默体系在棉花中的建立及应用

以陆地棉CLA1基因为标记基因,利用烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus,TRV)载体建立基于病毒介导的棉花基因沉默体系(virus-induced gene silencing, VIGS)。病毒RNA2的RT-PCR分析证明,棉花子叶接种TRV病毒后,该病毒可高效扩散到受体的根、茎、叶等器官。利用TRV-VIGS体系同时诱导34份不同来源棉花材料CLA1基因沉默,尽管不同材料间的抑制程度有差异,但均可有效抑制CLA1基因的表达,说明该体系在棉花研究中的广谱利用性。GhMAPKKK基因受黄萎病菌诱导表达, 接种后96 h表达量达到高峰。利用TRV-VIGS体系,成功抑制了棉花GhMAPKKK基因的表达,与对照株相比,抑制后的棉花植株接种黄萎病菌后更易感病,说明GhMAPKKK参与了棉花对黄萎病菌的抗性反应。具有广谱性、灵敏性和高通量等特点的棉花TRV-VIGS体系建立将加速棉花功能基因组研究进程。     

芙蓉葵的黄萎病抗性鉴定

为挖掘抗棉花黄萎病菌新种质,进而为棉花抗黄萎病育种提供有益基因资源。以芙蓉葵(Hibiscus moscheutos L.)、‘中棉所8号’和Pima90-53为材料,采用蛭石育苗和无菌育苗2种方法,对其黄萎病抗性进行了鉴定。结果表明,采用蛭石育苗,芙蓉葵表现出高抗黄萎病,病情指数为7.69,其抗性优于抗病的海岛棉品种Pima90-53。陆地棉品种‘中棉所8号’表现出感病性状。采用无菌育苗,芙蓉葵黄萎病抗性优于海岛棉品种Pima90-53。2种抗性鉴定方法中,均不能从接菌培养的芙蓉葵分离出黄萎病菌。说明芙蓉葵具有高抗棉花黄萎病的特性。