水稻白叶枯病菌GX1329基因组文库的构建及含编码TAL效应物基因的克隆的分离

由革兰氏阴性细菌水稻白叶枯病菌引起的水稻白叶枯病是亚洲、北美以及非洲部分地区最严重的水稻病害之一,水稻白叶枯病可使水稻减产高达50％以上。研究表明水稻白叶枯病菌的毒力主要依靠三型分泌系统所分泌的效应物。为了解水稻白叶枯病菌广西菌株GX1329中含有avrBs3／pthA家族基因的情况,本研究应用Alu I部分酶切其基因组DNA,构建了含有736个克隆的菌株GX1329的基因组文库。BamHI酶切分析随机挑取的15个文库克隆表明,克隆的外源DNA随机性良好,克隆的最小片段为27．7kb,最大为58．5kb,平均大小为39．9kb,文库克隆容量约为2．8×10^3Mb,该文库中包含基因组中任一个基因的概率为99．4％。利用来自水稻白叶枯病菌菲律宾菌株PX086的无毒基因avrXa10的第252位～第486位核苷酸序列作为探针,通过菌落原位杂交从GX1329基因组文库中筛选到37个含avrBs3／pthA家族基因的克隆。再通过Southern杂交分析,得到了17个独立克隆。这17个克隆中至少含有13个不同的avrBs3／pthA家族基因。这些基因在GX1329基因组中有的单独存在,有的两个或两个以上串联存在。本工作基本上明确了菌株GX1329基因组中avrBs3／pthA家族基因的数量,为进一步研究菌株GX1329中avrBs3／pthA家族基因的功能奠定了基础。     

米根霉菌丝球半连续发酵产乳酸的工艺研究

采用单因素试验和正交试验设计,以乳酸质量浓度及菌丝形态为考察指标,对米根霉首批发酵培养基及补料培养基进行优化,得到适于米根霉半连续发酵的培养基,建立了米根霉半连续发酵工艺,并进行米根霉半连续发酵产乳酸的稳定性试验.得到首批培养基参数为葡萄糖120 g/L,(NH_4)2SO_4 2 g/L,NaH_2PO_4 0.16 g/L,KH_2PO_4 0.14g/L,MgSO_4·7H_2O 0.2 g/L,ZnSO_4·7H_2O 0.22 g/L,CaCO_3 60g/L;补料培养基参数为葡萄糖100g/L,(NH_4)_2SO_4 2 g/L,KH_2PO_4 0.1 g/L,ZnSO_4·7H_2O 0.33 g/L,MgSO_4·7H_2O 0.15 g/L,CaCO_3 50 g/L,摇瓶重复稳定发酵30批次,罐发酵重复稳定发酵20批次,葡萄糖转化率最高达到86%.     

稻瘟病菌F-box蛋白MoFbr7生物学功能分析

F-box蛋白在泛素-蛋白酶体途径(ubiquitin-proteasome pathway,UPP)中参与调控胞内蛋白降解、受体识别、信号传导等生物学过程。本研究从稻瘟病菌中克隆了F-box基因MoFbr7,序列分析表明,该基因编码产物具有1个F-box结构域(N-端)和8个连续的WD40重复序列(C-端),在丝状真菌中高度保守。利用基因敲除方法,获得4个MoFbr7基因敲除突变体,同时构建了回补菌株。表型分析结果显示,MoFbr7基因缺失突变体在产孢量、附着胞形态、原生质体释放、致病性等方面均无异常。突变体在MM、RDC培养基上生长速率下降;对细胞壁胁迫因子CFW(Calcofluor white)、刚果红敏感。以上结果表明MoFbr7参与稻瘟病菌的营养生长与细胞壁完整性,为进一步揭示其生物学功能奠定基础。     

水稻抗瘟性与雄性不育性之间的遗传关系研究

以两个三系杂交水稻组合来测定水稻对稻瘟病的抗性与野败型雄性不育性的遗传关系,以一个二系杂交水稻组合来测定水稻抗瘟性与光敏不育性的遗传关系。结果表明,水稻抗瘟性（对８８－９菌株,ＺＢ１５小种）与野败不育性是独立遗传的;抗瘟性与光敏不育性是连锁遗传的,交换值接近４０．９０。     

白叶枯病菌效应子XopN在拥有OsSWEET11同源基因的水稻品种上发挥毒性作用

【目的】黄单胞菌细胞外泌蛋白质(Xanthomonas outer proteins, Xops)是植物病原黄单胞菌高度保守的毒性效应子或毒性辅助组分,通过细菌Ⅲ型分泌系统分泌到细菌细胞外部,然后转入植物细胞而发挥病理作用。水稻黄单胞菌水稻致病变种即水稻白叶枯病菌的标准菌株PXO99^A分泌的XopN是一种毒性效应子,通过影响寄主免疫反应而使水稻发病。但是,XopN对病菌毒性的影响是否因水稻品种的不同而异,还有待研究。【方法】利用同源双交换技术,先敲除了PXO99^A的XopN基因,获得了∆XopN突变体,又经过遗传互补,得到了回补菌株∆XopN/XopN。通过营养肉汤液体培养,测定了XopN对病菌繁殖能力的影响;根据文献选用14个水稻品种,通过接种实验,测定了PXO99^A对这些品种的毒性与XopN敲除或回补的影响;在XopN发挥毒性作用的水稻品种上,测定了隐性抗病基因OsSWEET11/xa13与显性感病基因OsSWEET11/Xa13受病菌侵染而表达的情况,分析了XopN敲除或回补的影响。【结果】在营养肉汤液体培养过程中,病菌突变体菌株∆XopN的繁殖速度明显低于野生型PXO99^A。PXO99^A、∆XopN和∆XopN/XopN接种水稻后,根据其在水稻叶片组织内的繁殖量及随后产生的白叶枯病症状的严重程度,将供试的14个水稻品种分为两种情况。一是感病程度与病菌XopN是否敲除或回补无关,这有10个水稻品种（IRBB1、IRBB3、IRBB8、IRBB10、IRBB14、IR24、IRBB203、IRBB204、IRBB205和IRBB211）,PXO99^A、∆XopN和∆XopN/XopN对它们的毒性无明显差别。二是XopN对病菌毒性发挥作用的水稻品种,包括高度感病的3个品种（IRBB208、Asominori和日本晴）和低感品种IRBB13。与PXO99^A或∆XopN/XopN相比,∆XopN对这4个水稻品种的毒性大为降低。在IRBB13上,病菌侵染对隐性抗病基因OsSWEET11/xa13在叶片内的表达发生抑制作用,这一效应与XopN的毒性功能相关。相反,日本晴显性感病基因OsSWEET11/Xa13却受病菌侵染的诱导,在叶片内的表达水平大幅度提高。IRBB208和Asominori携带OsSWEET11/Xa13同源基因,该同源基因在叶片内的表达水平也因病菌侵染而大幅提高。在这4个水稻品种上,PXO99^A和∆XopN/XopN能够诱导OsSWEET11/Xa13或其同源基因表达,但∆XopN无此作用。另外,XopN对病菌在非寄主植物烟草上诱发过敏反应有量变贡献,相比PXO99^A或∆XopN/XopN,∆XopN引起过敏反应的程度有所降低。【结论】XopN是一个有限广谱性效应子,在拥有OsSWEET11同源基因的水稻品种上发挥毒性作用。XopN也是病菌繁殖所需要的,对病菌在非寄主植物上诱导过敏反应有一定贡献。     

黑龙江省稻瘟病菌育性及其交配型分析

为明确黑龙江省采集自不同年份、不同地区的稻瘟病菌Magnaporthe oryzae的育性能力和交配型分布,采用2株标准菌株GUY11(MAT1-2)和KA3(MAT1-1)对2016—2017年黑龙江省西部、东部、中部3个地区经单孢分离的241株稻瘟病菌进行育性测定,并利用PCR技术对其交配型进行检测。结果表明,黑龙江省西部、东部、中部的241株稻瘟病菌中可育性菌株比例为11.62%,其中雌性菌株、雄性菌株、两性菌株分别占1.66%、4.56%和1.25%,不能判断其性别的未知菌株占4.15%。采集自不同地区、不同年份的稻瘟病菌可育性差异均较大,西部、东部、中部地区可育性菌株出现频率分别为13.25%、7.27%和12.62%;2016年采集的稻瘟病菌可育性较高,可育性菌株出现频率为25.30%。黑龙江省稻瘟病菌群体中同时存在MAT1-1和MAT1-2两种交配型,主要以交配型MAT1-1占优势,出现频率为58.92%,交配型为MAT1-2的菌株出现频率为8.30%。不同地区稻瘟病菌的交配型亦有差异,交配型为MAT1-1的菌株在黑龙江省东部地区出现频率最高,为72.73%,在中部、西部地区的出现频率次之,分别为61.17%和46.99%。表明黑龙江省水稻种植区的稻瘟病菌同时存在2种交配型菌株,其交配型存在丰富的多态性,但其可育性及交配型分布不均衡。     

Evaluation of the Pathotypes of Xanthomonas oryzae pv. oryzae and Preliminary Analysis of the Resistant Reactions of Main Japonica Rice in the Yunnan Plateau, China

The pathogenicity of 36 isolates of Xanthomonas oryzae pv. oryzae （Xoo）, which were collected from japonica rice varieties in the Yunnan Plateau, China, was evaluated. It was evaluated on 29 rice varieties including a set of seven varieties to identify pathogenicity, i.e., Haonuoyang, TN1, Kogyoku, Zhenzhu＇ai, IR26, Nanjing 33, and Kinmaze, which may be considered as a set of differential varieties for Xoo races from Yunnan japonica rice. The efficiency of the seven varieties was further confirmed. The results showed reversible and specific interactions between isolates and varieties. The isolates were classified into nine pathotypes from pathotyp Ⅰ to Ⅸ according to their pathogenic reactions on the seven rice varieties. The pathotype V was the epidemic, whereas pathogen Ⅶ was the most pathogenic. Most japonica varieties grown in the Yunnan Plateau were susceptible to Xoo. The rice lines IRBB21 （Xa-21）, Zhachanglong （Xa-22,, Xa- 24,）, and IR1545-339 （xa-5）, which were resistant to all the isolates tested, can be used as donors of resistant genes for bacterial blight in japonica rice breeding in the Yunnan Plateau.     

稻瘟菌基因组规模分泌蛋白的预测分析

利用信号肽分析软件SignalP v3．0，亚细胞器蛋白定位软件TargetP v1．01，GPI-锚定位点软件big—PI Predictor和跨膜螺旋结构软件THMM-2．0这4个软件分析预测稻瘟菌12595个蛋白序列中有1134个分泌蛋白。编码这些蛋白的可读框（ORF）最小值为78bp，最大值为7849bp，平均1231bp。引导它们的信号肽长度介于15—45个氨基酸之间，平均为21个氨基酸。435个分泌蛋白具有功能描述，主要是与代谢有关的酶类。分析了其中降解细胞壁组分和与致病相关的酶类，提示在稻瘟菌侵染水稻不同阶段产生的关键酶及基因的功能需进一步研究。     

水稻黄单胞菌avrBs3/PthA家族基因研究进展

 水稻黄单胞菌白叶枯致病变种（Xanthomonas oryzae pv.oryzae，Xoo）和稻生致病变种（X.oryzae pv.oryzicola，Xooc）分别引起水稻白叶枯病（bacterial blight，BB）和水稻细菌性条斑病（bacterial leaf streak，BLS），对中国和世界水稻产量造成较大损失。基因组学揭示，Xoo和Xooc不同小种中存在15～30个数量不等的avrBs3/PthA（avr/pth）家族基因。新近研究结果表明，avr/pth基因既是毒性基因，又是寄主植物先天免疫的抑制因子，还是与抗病基因（R）匹配的无毒基因。Xooc中虽然存在avr/pth基因，但因存在能够抑制avr/pth无毒基因功能的抑制因子，故而未在水稻中发现抗BLS的R基因。除结构上的共有特征外，avr/pth基因间的差异主要表现在102 bp重复单元在每个avr/pth基因中的重复数多少上。avr/pth基因的进化可能由简单进化为复杂，这可能是Xoo和Xooc致病性变异的主要原因。     

极端嗜热多肽的纯化、性质初探及对苗瘟的防效

本试验用加热法从多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)LM-3菌株的发酵液中纯化得到2个极端嗜热多肽。平板拮抗实验表明,5μl纯化多肽对稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)抑菌率达89.6%。SDS-PAGE电泳显示纯化多肽分子量介于6 000~7000 Da之间。多肽复性后,其中之一对稻瘟病菌表现出强的拮抗活性,命名为APPLM3(Antagonism Polypeptide fromPaenibacilluspolymyxaLM-3);另一个则无此活性,命名为PPLM3(Polypeptide fromPaenibacillus polymyxaLM-3)。APPLM3经氨基酸测序,获得了其N-末端5个氨基酸序列(H2N-ANDPR);以该序列为靶序列在NCBI上进行相似性检索,发现其可能与3个假设蛋白(或推导蛋白)相关。以APPLM3为主效成分配得5种微生物源生防乳剂,对水稻苗瘟进行了田间防效试验。试验结果表明,这5种乳剂的防效都优于LM-3拮抗液直接喷雾,其中AB4处理的防效最佳,达80.73%,其拮抗成分、吐温80、乳化剂OP、溶剂的质量比为50∶6.5∶1.75∶41.75。APPLM3为首次报道的兼具极端嗜热性和稻瘟病菌拮抗活性的小分子多肽。