油菜黑胫病菌T-DNA插入诱变因素优化及突变体筛选

油菜黑胫病是由Leptosphaeria biglobosa引起的一种真菌病害。这种病害在我国油菜产区广泛发生,并造成一定的经济损失。为通过获取突变体来研究L. biglobosa的生态适应性机制及致病机制,本文优化了影响农杆菌介导转化（ATMT）油菜黑胫病菌L. biglobosa菌株Lb731的因素,评估转化子质量,并筛选相关突变体。结果明确了农杆菌介导转化菌株Lb731的最佳因素：潮霉素B浓度为50 μg/mL,转化受体（分生孢子）培养时间为15 d (20℃),浓度为2 × 10^7~8孢子/mL,农杆菌-受体共培养温度为25℃,共培养时间为72 h。在最适条件下的转化效率达到80个转化子/百万分生孢子。T-DNA插入基因组的频率为100%,单拷贝插入频率为72.7%,转化子抗潮霉素性状能稳定遗传。从2136个转化子中获得了11个菌丝生长减缓突变体,7个色素产生缺陷突变体和14个分生孢子产生缺陷突变体,并从这些突变体中鉴定出7个致病力丧失突变体。采用hiTAIL-PCR技术,从3个突变体中获得了T-DNA插入位点侧翼序列。上述结果为深入研究L. biglobosa的生态适应性机制及致病机制提供了材料和线索。     

农杆菌介导pepA基因对黑曲霉菌丝体的遗传转化

通过重叠延伸PCR将宇佐米曲霉中1 347 bp的酸性蛋白酶基因pepA与黑曲霉耱化酶基因5′同源臂和3′同源臂进行拼接,构建pepA基因表达框.将此表达框插入载体pSZH中,构建黑曲霉同源重组表达载体pSZH-pepA.将裁体pSZH-pepA通过冻融法转化农杆菌AGL1,进而通过农杆菌介导法转化高产糖化酶的黑曲霉菌丝体.以PDA作为共培养培养基,乙酰丁香酮(简称AS)浓度200μmol·mL-1的条件下,28℃恒温静置培养48 h,经潮霉素筛选和PCR鉴定获得3株重组菌株.以出发菌株作为对照,对3株重组菌株静置培养7d后的发酵液上清进行酶活测定,结果发现酸性蛋白酶酶活最高达45.56 U· mL-1,而出发菌株的酸性蛋白酶酶活仅为3.72 U· mL-1,表明酸性蛋白酶基因pepA在高产糖化酶的黑曲霉中得到表达.研究建立了农杆菌介导的pepA基因导入黑曲霉菌丝体的转化体系,为实现酸性蛋白酶在黑由霉菌丝体中高效表达奠定基础.     

稻曲病菌T-DNA插入突变体B2510的插入位点分析

以稻曲病菌T-DNA插入突变体库中致病力减弱突变菌株B2510为材料,通过分析T-DNA插入位点的侧翼序列和突变基因,分离出在稻曲病菌致病过程中起作用的基因。通过测定突变菌株B2510的生长速率、产孢能力及致病力发现,与野生型菌株P1相比,B2510田间接种表现为致病性减弱;在MM培养基上生长速率下降,而在PSA和TB3培养基中生长速率与野生型没有显著差异,但丧失产孢能力。Southern杂交显示T-DNA在突变菌株B2510中以双拷贝形式插入,利用TAIL-PCR技术扩增紧邻T-DNA两侧的侧翼序列,经过比对分析发现,T-DNA分别插在基因UV8b_1412的启动子区域和UV8b_1386的下游3′端,且稻曲菌基因组序列均未丢失,T-DNA上只有几个碱基发生变化。半定量RT-PCR分析基因的表达情况,显示两个基因在突变体B2510的表达量较P1均显著下降,推测T-DNA插入位点处的基因与稻曲病菌致病性相关,可能在某一阶段参与调控稻曲病菌在水稻上的致病过程。     

利用重组PCR技术构建适合真菌ATMT转化的GFP基因表达载体

[目的]构建适合真菌ATMT转化的GFP基因表达载体。[方法]利用含有GFP基因和Nos终止子的A2GFP质粒和舍有普遍适于真菌基因表达的构巢曲霉启动子（Ptrpc）的pUCATPH质粒,通过重组PcR技术构建Ptrpc-GFP一Nos重组基因,然后插入到农杆菌质粒pCAMBIA1300的多克隆位点,构建适合真菌ATMT转化的GFP基因表达载体,并对其进行酶切和测序鉴定。[结果]通过重组PcR技术,仅通过Ptrpc启动子基因扩增、GFP—Nos基因扩增、Ptrpc—GFP一Nos重组基因扩增、1次双酶切、1次连接和转化,就成功地构建了适合真菌ATMT转化的GFP基因的表达载体pCAMBIA1300-PGN,不需要构建中间载体,并大大简化了连接步骤。该载体经过PCR、酶切和测序鉴定,结构正确。连接准确,序列无误。[结论]该研究为真菌ATMT突变体的构建和快速检测奠定了基础。     

链格孢菌苹果致病型的ATMT转化体系的建立

【目的】链格孢菌（Alternaria alternate）苹果致病型是苹果上的重要致病菌,可以侵染苹果叶片和果实。论文旨在建立农杆菌介导的链格孢菌苹果致病型高效稳定的分子转化体系,为在分子水平上研究链格孢苹果致病型病菌的致病机制提供技术支持。【方法】质粒pKO1-HPH是以pCAMBIA1300骨架为基础构建的穿梭质粒,含有潮霉素抗性基因,并在其多克隆位点上插入了绿色荧光蛋白基因,这个质粒在大肠杆菌和农杆菌细胞中都能够稳定地复制繁殖。将质粒pKO1-HPH采用冻融法转化到农杆菌菌株AGL1中,然后与链格孢苹果致病型菌株XP-1的分生孢子在诱导培养基上共培养进行基因转化,转化子在含有潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上进行筛选;在含有50 μg·mL^-1潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上检测转化子细胞中抗性基因在转化子中的表达情况;用荧光显微镜检测绿色荧光蛋白基因在转化子细胞中的表达情况。在初步确认可以将绿色荧光蛋白和潮霉素B磷酸转移酶基因转入链格孢苹果致病型菌株中后,对菌落培养时间、转化前分生孢子的预处理方法对转化效率的影响进一步优化。转化子的稳定性采用分生孢子5次继代培养后,能否在含有潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上稳定生长来检测;采用PCR方法检测绿色荧光蛋白外源基因和潮霉素B磷酸转移酶基因是否存在于转化子基因组中;用Southern杂交检测外源基因在转化子基因组中插入的拷贝数;在苹果果实和叶片上接种检测转化子致病性的变化。【结果】将100 μL孢子悬浮液（含10⁵孢子）涂布于马铃薯-胡萝卜-琼脂平板上菌落培养36-48 h后,链格孢苹果致病型菌株XP-1可以产生足量的孢子用于农杆菌介导的分子转化。将分生孢子用无菌水洗下,在4℃处理6 h,再与含质粒pKO1-HPH的农杆菌进行诱导共培养,转化子在含有50 μg·mL^-1潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上进行筛选,转化效率较好,10⁷个分生孢子转化可获得约200个转化子。转化子经过5次继代培养,对潮霉素B的抗性没有改变。特异性引物PCR检测表明外源基因能够成功地整合到供试菌株的基因组中;Southern杂交表明外源基因多以单拷贝形式随机插入到链格孢苹果致病型菌株XP-1细胞的基因组中;转化子的菌丝和分生孢子在荧光显微镜下可以观察到明显的绿色荧光,说明荧光蛋白基因在菌丝及孢子中均能够成功表达。通过部分转化子的致病性试验,筛选获得数个在苹果果实和叶片上致病性都显著降低的菌株。【结论】建立了农杆菌介导的链格孢菌苹果致病型稳定高效的分子转化体系,为进一步开展此病菌与其寄主的分子互作研究打下基础。     

稻曲病菌分生孢子高产突变体A2588的T-DNA 插入位点侧翼基因分析

【目的】克隆稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）分生孢子高产突变菌株A2588的T-DNA插入突变基因,解析该基因在稻曲病菌分生孢子形成中的功能,为进一步揭示稻曲病菌的分生孢子形成机制提供理论基础。【方法】测定A2588的产分生孢子能力、孢子萌发率、菌丝直线生长能力和热敏感性等生物学特性,利用hiTAIL-PCR、RACE和半定量PCR等方法克隆T-DNA插入突变基因,并结合生物信息学方法分析T-DNA插入导致分生孢子产量提高的分子机理。【结果】与稻曲病菌野生型菌株70-22相比,突变菌株A2588在PS培养液中产生数量为10倍以上的分生孢子,在MM培养液中产生数量约20倍的分生孢子,其在PS培养液中培养的菌球较为致密;在PSA和MM固体培养基上A2588产孢周期较短,孢子萌发率较低,虽然菌丝生长速度无明显差异,但热处理后菌丝不能恢复正常生长速率。hiTAIL-PCR和RACE法克隆了A2588中T-DNA侧翼基因,并利用RT-PCR检测侧翼基因表达水平,结果表明T-DNA侧翼基因spo76表达水平下降,进一步分析发现T-DNA可能插入至spo76的启动子区域,从而破坏了该基因启动子的部分功能。【结论】稻曲病菌突变菌株A2588中,T-DNA插入导致spo76启动子功能部分缺失,spo76表达水平下降,可能使A2588产孢周期缩短,并产生更多分生孢子。     

根癌农杆菌介导致病疫霉转化体系的建立

为建立低成本、快速、高效的根癌农杆菌介导的致病疫霉转化体系,以菌株 HK0919为材料,从抗生素筛选浓度、共培养转膜方式、乙酰丁香酮（AS）浓度、共培养时间和共培养温度等方面对致病疫霉的转化体系进行了研究。综合各因素优化结果,建立的转化体系条件为：以1．0μg/mL的潮霉素B进行转化子筛选,采用玻璃纸作为共培养介质,AS浓度为200μmol/L,培养6 d,温度为22℃。在此条件下的转化效率为每106个游动孢子获得50～60个转化子。随机选取10个转化子,利用特异性引物对潮霉素抗性基因hph进行PCR扩增,转化子均能扩增出800 bp左右的预期条带;同时,利用根癌农杆菌vir基因特异引物对转化子进行 PCR扩增,排除了转化子被农杆菌污染所致的假阳性;转化子继代培养5代后,仍能在含潮霉素 B的黑麦培养基上生长。说明外源T DNA已成功整合到致病疫霉基因组中,并能稳定遗传。     

玉米大斑病菌ATMT突变体库的构建及其分析

【目的】利用农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导的遗传转化技术,对玉米大斑病菌（Setosphaeria turcica）进行转化,构建ATMT突变体库,为从分子水平上揭示病菌的致病机理奠定基础。【方法】以带有重组双元载体的农杆菌对玉米大斑病菌进行转化,利用潮霉素B进行筛选,对抗性稳定的转化子进行PCR检测,构建玉米大斑病菌ATMT突变体库;从突变体库中随机选取一定数量的突变体,对其菌落形态、菌丝及分生孢子发育、致病性等进行分析。【结果】获得了1 265株玉米大斑病菌T-DNA插入突变体;从中随机选取36株突变菌株,对其进行抗性筛选和PCR检测,发现潮霉素磷酸转移酶基因已整合进入野生型菌株的基因组中,且能够稳定遗传;与野生型菌株相比,在供试的菌株中,大部分菌株菌落形态和生长速率没有发生明显改变。生长速率明显减慢的菌株占总数的13.8%,明显加快的菌株占16.7%;发现了2株分生孢子形态发生明显改变的菌株,占菌株总数的5.6%;产孢量明显增大的菌株占5.6%,产孢量减少的菌株占13.5%;分生孢子萌发率发生明显改变的菌株占16.6%;发现了1株致病性明显增强的菌株,占菌株总数的2.8%。【结论】构建了玉米大斑病菌ATMT突变体库,并对突变体库进行了初步分析,将为克隆玉米大斑病菌生长发育和致病性相关基因奠定基础。     

MoTlg2, a t-SNARE component is important for formation of the Spitzenkörper and polar deposition of chitin in Magnaporthe oryzae

T-SNAREs are a family of conserved proteins involved in intracellular transport of membrane-coated cargo among subcellular compartments. In this study, we identified a putative t-SNARE gene, MoTLG2, in Magnaporthe oryzae via insertion mutagenesis. Deletion of MoTLG2 resulted in slower vegetative growth and less conidiation relative to the wild-type strain, but the ΔMotlg2 null mutant was as virulent as the wild-type strain. MoTlg2 has 30% overall amino acid identity with Saccharomyces cerevisiae Tlg2, and rescued the defect of monensin de-sensitivity in the yeast strain where TLG2 had been deleted. More importantly, apical regions of the hyphae of the ΔMotlg2 null mutant were only weakly stained by FM4-64, which was reported as an excellent vesicle tracer, suggesting that the Spitzenkörper was not well formed in the ΔMotlg2 null mutant. In addition, more uneven lateral deposition of chitin was observed in the cell wall of vegetative hyphae of the ΔMotlg2 null mutant. Taken together, this study shows that the t-SNARE Tlg2 is important for both vegetative hyphal growth and conidiation, but dispensable for plant infection in filamentous fungi, and suggests that Tlg2 is important for formation of the Spitzenkörper and polar distribution of chitin.     

拟轮枝镰孢ATMT突变体库的构建及分析

【目的】通过建立适用于拟轮枝镰孢（Fusarium verticillioides）的农杆菌介导遗传转化体系,构建绿色荧光蛋白（green fluorescent protein,GFP）标记的拟轮枝镰孢ATMT（Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation）突变体库,并对突变体库进行筛选分析,为研究拟轮枝镰孢在玉米果穗上的侵染途径和致病的分子机制打下基础。【方法】筛选头孢噻肟钠（cefotaxime sodium,Cefo）和氨苄青霉素钠（ampicillin sodium,Amp）对根癌农杆菌AGL-1的抑菌浓度和拟轮枝镰孢对潮霉素B（hygromycin B）的敏感浓度;以含有绿色荧光蛋白基因（GFP）、潮霉素抗性基因（HPH）的穿梭质粒为载体,通过ATMT构建GFP标记的拟轮枝镰孢突变体库;利用潮霉素抗性筛选、GFP的特异性引物进行PCR检测和荧光显微镜观察,检测分析T-DNA插入情况及转化子稳定性;从突变体库中随机挑选9个转化子菌株并进行分析,对其产孢量、分生孢子萌发率、致病力等进行测定。【结果】通过农杆菌抑菌试验发现当Cefo/Amp的浓度为150/150 μg·mL ^-1时,AGL-1生长受到抑制;当潮霉素B的浓度为150 μg·mL ^-1时,拟轮枝镰孢完全丧失生长能力。利用优化后的ATMT转化获得了2 465株GFP标记的拟轮枝镰孢转化子;转化子在不含潮霉素B的PDA培养基上连续转接5代再转到含潮霉素B的培养基上仍能正常生长,说明HPH成功插入野生型基因组且稳定遗传;利用GFP特异性引物对转化子进行PCR检测,测序结果显示与NCBI中GFP（登录号：LC420351.1）的同源性为99.26%,表明GFP已成功整合到野生型基因组中;转化子菌丝和孢子在荧光显微镜下观察均呈现绿色,而野生型菌株未观察到任何荧光,表明GFP转移到拟轮枝镰孢野生型菌株基因组中,且能够成功表达。对部分转化子分析发现,与野生型相比转化子54的产孢量明显增多,约为野生型的1.9倍;转化子24的分生孢子萌发率在相同时间内明显下降;转化子13的致病力增强,病害级别达到9级,转化子33和16致病力减弱为3级,转化子4致病力最弱为1级,部分转化子生物学性状未发生明显变化。 【结论】构建了农杆菌介导GFP标记的拟轮枝镰孢突变体库,筛选分析获得了产孢量、孢子萌发率、致病力发生变化的突变体,为进一步研究拟轮枝镰孢侵染玉米果穗的途径和致病的分子机制打下了基础。