几种尖孢镰刀菌专化型中SIX1、SIX4、SIX6、SIX8同源基因分析

尖孢镰刀菌在与寄主的相互作用中分泌几个特定的富含半胱氨酸的小分子量蛋白进入木质部中启动致病力,被称为SIX(secreted in xylem)蛋白,为明确其在不同寄主中的作用,本研究比较分析了几种尖孢镰刀菌专化型中SIX1、SIX4、SIX6、SIX8同源基因序列。根据已完成的尖孢镰刀菌古巴专化型1号(Foc1)与4号生理小种(Foc4)全基因组测序序列信息及相关SIX基因序列设计引物,应用PCR方法扩增分析56株尖孢镰刀菌古巴专化型与18株其它专化型及非致病型尖孢镰刀菌菌与其它种或属共21株菌株中的SIX1、SIX4、SIX6、SIX8基因。结果表明:设计的SIX1、SIX4、SIX6、SIX8基因引物均不能从非致病性尖孢镰刀菌与其它镰刀属种或其它属的菌株DNA中扩增出目的条带;SIX1基因的2个引物均能从供试的Foc菌株DNA中扩增出目的条带,同时可从部分其它专化型菌株DNA中扩增出目的条带;SIX4基因引物仅能从供试的尖孢镰刀菌番茄专化型与部分甘蓝专化型菌株DNA中扩增出目的条带;SIX6引物仅能从供试Foc1、Foc2、Foc4菌株DNA中扩增出目的条带;SIX8基因引物能从所有供试的致病尖孢镰刀菌中DNA扩增出目的条带。研究发现的SIX6基因序列提供了快速鉴定尖孢镰刀菌古巴专化型的检测方法,同时为深入研究尖孢镰刀菌各个专化型中SIX基因的功能奠定基础。     

氨基酸影响尖孢镰孢菌古巴专化型厚垣孢子的形成

香蕉枯萎病是由尖孢镰孢菌古巴专化型Fusarium oxysporum f. sp. cubense（Foc）侵染引起的一种土传真菌病害,已严重威胁香蕉产业的健康发展。该病菌产生的厚垣孢子可在土壤中存活多年,是香蕉枯萎病的初侵染源。本研究通过氨基酸添加试验,证明添加甘氨酸可抑制厚垣孢子的形成;通过对该病菌厚垣孢子形成前期、初期、中期和后期的转录组分析,发现氨基酸合成通路中有93个基因的表达水平在厚垣孢子形成过程中发生了显著变化;In silico 分析表明其中10个基因参与调控真菌的氨基酸合成,11个基因参与调控真菌种的生长发育和产孢,19个基因参与调控真菌种的致病性和毒素产生。由此推测,氨基酸合成通路不仅与尖孢镰孢菌古巴专化型厚垣孢子的形成相关,其有可能参与调控该病菌的致病性。     

氨基糖代谢通路影响尖孢镰刀菌古巴专化型厚垣孢子的形成

尖孢镰刀菌古巴专化型Fusarium oxysporum f. sp. cubense（FOC）是威胁香蕉生产的重要土传病原真菌,其厚垣孢子可在土壤中存活多年,是香蕉枯萎病的重要侵染源。为解析该病菌厚垣孢子的形成机制,本研究建立了厚垣孢子的诱导形成体系。通过氨基糖添加试验,证明添加N-乙酰葡糖胺可抑制厚垣孢子的形成;通过对该病菌厚垣孢子形成前期（0h）、初期（24h）、中期（48h）和后期（96h）的转录组分析,发现氨基糖代谢通路中有41个基因的表达水平在厚垣孢子形成过程中发生了变化,其中9个基因与几丁质合成相关,32个基因与糖类化合物的合成和代谢及催化转换相关。本研究首次证明了氨基糖代谢通路与尖孢镰刀菌古巴专化型厚垣孢子形成的相关性。     

尖孢镰刀菌古巴专化型胱硫醚γ-合成酶的功能分析

甲硫氨酸在真菌、细菌和植物的生物学过程中起着重要作用。禾谷镰刀菌Fusarium graminearum的FgMETB基因编码一个胱硫醚γ-合成酶,是甲硫氨酸合成所必需的。本研究利用同源重组的方法,在尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种Fusariumoxysporumf.sp.cubenserace4(Foc4)获得了FgMETB同源基因FoMETB的敲除突变体菌株;与野生型菌株相比,突变体菌株ΔFoMETB在以SO42-为唯一硫源的基本培养基(minimal medium)上不能生长。1 mmol/L甲硫氨酸的添加恢复了突变体菌株ΔFoMETB的生长,但半胱氨酸的添加不能恢复该缺失突变体的生长,说明FoMETB的敲除阻遏了Foc4半胱氨酸转化甲硫氨酸的通路。此外,ΔFoMETB的气生菌丝和菌丝干重明显减少、分枝增多、产孢量显著降低、疏水性缺失和对巴西蕉组培苗的致病性显著减弱。由此表明,FoMETB参与调控尖孢镰刀菌古巴专化型的生理特性和致病性,甲硫氨酸合成途径的关键合酶FoMETB有望成为新的抗真菌药物靶标。     

尖孢镰刀菌致病机理和化感作用研究进展

尖孢镰刀菌引起的枯萎病在生产中的防控相当困难。通过总结国内外相关文献,综述近年来有关尖孢镰刀菌致病机理和化感作用的研究进展。尖孢镰刀菌通过分泌毒素和细胞壁降解酶共同致病,谱系特异性区域的存在是其致病性强和宿主范围广的主要原因;在尖孢镰刀菌各专化型中已分离出大量致病相关基因;其他植物和拮抗微生物(木霉菌、丛枝菌根真菌、非致病性尖孢镰刀菌以及植物生长促生菌)可以分泌化感物质,作用于宿主植物和尖孢镰刀菌,直接抑制尖孢镰刀菌的生长或激活宿主植物的防御反应。未来有关尖孢镰刀菌致病机理研究应该在基因组测序基础上构建精细的遗传图谱;对化感作用的研究应当深入探讨分子机理,利用高通量测序等技术在转录组或蛋白组水平上明确宿主植物抗枯萎病相关基因,同时利用分子标记辅助育种来筛选新的抗枯萎病品种。     

枯草芽孢杆菌对几种植物病原真菌的抑菌活性

枯草芽孢杆菌是目前国内外比较具有应用潜力的生防菌种之一。本文主要研究了枯草芽孢杆菌菌液对几种植物病原菌的菌丝抑制试验、菌丝形态影响试验以及分生孢子萌发抑制试验,了解枯草芽孢杆菌菌液对尖孢镰刀菌古巴专化型、灰葡萄孢、茄病镰刀菌、大丽轮枝菌、麦根腐平脐蠕孢、尖孢镰刀菌的抑制作用及抑菌机理。结果显示:枯草芽孢杆菌菌液对6种病原真菌的菌丝形态、菌丝生长、产孢和分生孢子萌发都有明显的破坏或抑制作用。用枯草芽孢杆菌菌液处理尖孢镰刀菌古巴专化型、灰葡萄孢、茄病镰刀菌、大丽轮枝菌、麦根腐平脐蠕孢、尖孢镰刀菌后,在PDA培养基上均形成了明显的抑菌圈,直径达3. 00 cm左右;菌液处理后分生孢子的萌发率仅30%左右。显微镜观察发现,处理组菌丝生长异常,体表凹凸不平,局部膨大,分枝变多,原生质体外泄。研究表明枯草芽孢杆菌菌株对尖孢镰刀菌古巴专化型、灰葡萄孢、茄病镰刀菌、大丽轮枝菌、麦根腐平脐蠕孢和尖孢镰刀菌有良好的抑制作用,并且可以有效控制尖孢镰刀菌古巴专化型、灰葡萄孢、茄病镰刀菌、大丽轮枝菌、麦根腐平脐蠕孢和尖孢镰刀菌病害的发生。     

果生刺盘孢CfHAC1调控应答二硫苏糖醇胁迫的转录组分析

果生刺盘孢Colletotrichum fructicola是油茶炭疽病优势病原菌。前期研究发现bZIP转录因子CfHac1参与调控该菌的生长发育和致病性。为了揭示转录因子CfHac1调控果生刺盘孢响应内质网压力和致病机理,本研究测定了ΔCfhac1突变体对内质网压力胁迫剂的敏感性,发现突变体对二硫苏糖醇（dithiothreitol,DTT）的耐受性下降,说明CfHAC1基因可能参与调控果生刺盘孢响应内质网压力胁迫过程。进一步利用高通量RNA-seq技术对该病菌野生型菌株和CfHAC1敲除突变体菌株在DTT胁迫下的转录组进行了比较分析,结果表明差异表达基因共有2 680个,其中上调表达基因有1 181个,下调表达基因有1 499个。Gene Ontology 功能分析结果显示,差异表达基因主要参与催化活性、结合、代谢过程、细胞过程、细胞成分合成、生物过程调控和应激反应等生物学过程。KEGG功能富集分析表明,上调表达基因主要被富集到核糖体、真核细胞的核糖体生物合成、RNA转运和氰基氨基酸代谢通路中;下调表达基因显著富集在内质网蛋白质加工、N-聚糖生物合成、类固醇合成和蛋白质分泌等通路中。分析发现转录因子CfHac1调控内质网胁迫应答和致病相关基因的表达。本研究提供了在全基因组水平上对CfHAC1基因与内质网压力胁迫应答之间关联的新认识,为阐明果生刺盘孢响应内质网压力胁迫和致病机制奠定了基础。     

瓜类枯萎病菌遗传多样性和亲缘关系的SRAP分析

尖孢镰刀菌可造成不同瓜类的枯萎病.为明确不同寄主、不同地区的瓜类枯萎病菌菌株间的遗传多样性及亲缘关系,采用相关序列扩增多态性(SRAP)分子标记技术,对来源于不同地区、不同寄主的95株尖孢镰刀菌的基因组DNA进行多态性扩增.以筛选出的19对引物共扩增出238条带,多态性比率为100%,平均每对引物扩增出12.5个位点和12.5个多态性位点;尖孢镰刀菌苦瓜专化型共扩增出166条带,其中145条为多态性条带,多态性比率为87.4%,平均每对引物扩增出8.7个位点和7.7个多态性位点,说明尖孢镰刀菌的遗传变异较为广泛.瓜类枯萎病菌株间的遗传相似系数范围为0.68～0.99,样品间的平均Nei遗传多样性指数和Shannon指数分别为0.2390和0.3718.在遗传相似系数为0.74时,可将供试的95株尖孢镰刀菌划分为苦瓜、黄瓜、西瓜、甜瓜4个专化群.在SRAP聚类树中,同一寄主的尖孢镰刀菌聚在一个分支上,其中尖孢镰刀菌苦瓜专化型菌株间的遗传相似系数范围为0.78～0.99,Nei遗传多样性指数为0.1811,平均Shannon指数为0.2750,表明尖孢镰刀菌苦瓜专化型的遗传变异较大,且菌株的聚群与地理来源存在相关性.     

豌豆茎基腐病病原菌分离鉴定及其对杀菌剂的敏感性测定

豌豆(Pisum sativum)是我国重要的豆类经济作物, 病害对豌豆生产造成重大经济损失。通过形态学观察、分子鉴定以及致病性测定, 最终确定引起豌豆茎基腐病的3种病原菌分别为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、芸苔链格孢菌(Alternaria brassicae)和格氏镰刀菌(F. grosmichelii), 优势菌株为尖孢镰刀菌, 分离率为53.6%。室内毒力测定结果表明, 5种供试杀菌剂对3种病原菌的菌丝生长均有抑制作用, 其中咯菌腈和戊唑醇的抑菌效果最好。研究结果为豌豆茎基腐病的防治提供了科学依据。     

尖孢镰刀菌FoHeli转座元件的结构特征及功能验证

Helitron是一种广泛存在于真核生物中的可移动遗传元件。与其他转座子不同,自主Helitron元件可编码具有复制引发（Rep）和解旋酶（Hel）结构域的转座酶,并通过滚环复制的方式在基因组中进行扩张。本研究对9种尖孢镰刀菌中的自主Helitron元件进行系统分析,结果表明尖孢镰刀菌中存在两类自主Helitron元件FoHeli1与FoHeli2。其中FoHeli1成员间序列高度相似,并具有明晰的边界特征：3’端为保守的“TATTTT”序列,其上游可形成稳定的发夹结构,且发夹上游可与5’端形成12bp的反向互补结构。基于上述分析结果,从尖孢镰刀菌Fo4287菌株中克隆获得完整的FoHeli1元件,并通过构建双元转座系统及PEG介导的原生质体转化,证明尖孢镰刀菌中的FoHeli元件可在禾谷镰刀菌PH-1菌株的基因组中发生跳转。     

萱草叶片响应低温胁迫的转录组分析

低温胁迫是萱草（Hemerocallis fulva）生长过程中经常会遭遇的一种非生物胁迫。比较了萱草叶片在低温处理（10、5、0 ℃）下转录组与对照（15 ℃）数据的差异,共筛选出差异表达基因2 457个,其中上调基因1 253个,下调基因1 204个。差异表达基因主要富集在细胞过程、代谢过程和催化活性等49个GO过程,代谢途径、次生代谢产物的生物合成、植物激素信号转导等42条KEGG代谢途径中。其中参与植物激素信号转导通路的差异表达基因发生了不同程度的变化,GH3.10基因上调至对照组的13.624倍,IAA1基因下调0.120倍;参与可溶性糖合成通路的差异基因发生了0.076~28.114倍不同程度的变化。随后对3个低温处理组共有的29个差异表达基因进行热图和网络调控分析,基于基因在网络调控中的位置,对ABCF5、OFPs和SWEETs等基因在冷应答的作用进行了分析。本研究结果为进一步挖掘萱草低温响应的关键基因及耐寒萱草种质开发、分子育种提供了一定的理论支撑。     

侧孢短芽孢杆菌S2-31拮抗下细辛叶枯病菌转录组差异表达分析

通过分析侧孢短芽孢杆菌拮抗作用下叶枯病菌的转录组学特征,研究差异表达基因(DEGs)和代谢通路的富集情况,初步探索侧孢短芽孢杆菌拮抗叶枯病菌的分子机制。首先利用S2-31与叶枯病菌的对峙培养观察其拮抗作用,然后利用转录组测序探究侧孢短芽孢杆菌拮抗下和正常生长下的叶枯病菌的基因表达水平差异,并进行RT-qPCR验证,最后,利用相关数据库对DEGs进行注释和富集分析。对峙培养后,叶枯病菌菌丝出现皱缩、扭曲等现象。测序后共得到3681个DEGs,其中2224个相对上调,1457个相对下调。GO功能注释分析表明,上调和下调表达的DEGs均注释到生物过程8个亚群、细胞组分8个亚群和分子功能4个亚群。KEGG富集分析中,共有732个unigenes定位到115条生物学通路中,其中富集程度相对较高的通路有氨基糖和核苷糖代谢、糖基磷脂酰肌醇(GPI)锚定生物合成和过氧化物酶体;涉及差异基因较多的通路有淀粉和蔗糖代谢、剪接体和胞吞作用;上调表达的DEGs主要富集在代谢途径,下调表达的DEGs主要富集在遗传信息处理和细胞过程途径。从显著富集的通路中筛选出与菌丝生长发育相关的差异表达基因,结果表明侧孢短芽孢杆菌主要抑制病原菌菌丝过氧化物酶体的形成、胞吞过程和GPI锚定的合成等过程。差异表达基因的RT-qPCR验证结果与转录组测序的结果一致。在侧孢短芽孢杆菌S2-31的拮抗下抑制了叶枯病菌的生长,其转录组特征也发生显著变化,差异基因主要涉及代谢、细胞过程以及遗传信息处理等途径的相关通路。     

BbRho5对球孢白僵菌生长速率的作用研究

为阐明BbRho5对球孢白僵菌生防潜能的作用,构建了Bbrho5单基因敲除菌株ΔBbrho5,以野生型菌株WT作为对照,在不同培养基上测定菌落生长速率,并测定了菌株对多菌灵胁迫耐受性及对大蜡螟幼虫体壁侵染能力。进一步获取和分析了ΔBbrho5和WT细胞内基因转录组数据。结果表明,BbRho5蛋白功能缺陷显著抑制球孢白僵菌菌丝生长速率,同时微弱影响其多菌灵胁迫抗逆性及生防能力。相较于WT,ΔBbrho5中具有770个差异表达基因(DEGs),其中上调基因395个,下调基因375个。GO分析显示,ΔBbrho5 VS WT中DEGs主要富集于氧化还原酶活力(oxidoreductase activity)和单加氧酶活力(monooxygenase activity)功能。KEGG通路富集结果显示,DEGs主要富集于氮代谢及多种氨基酸代谢通路。在氮代谢通路中富集到7个功能基因,其中有5个上调,2个下调,说明敲除菌株可能采用增强氮源利用及谷氨酸合成以应对Bbrho5缺陷引起的生长迟缓。以上研究结果揭示了球孢白僵菌中小GTP酶BbRho5对球孢白僵菌生长速率具有重要影响,且氮代谢和氨基酸代谢可能为其重要的响应代谢通路。     

BbRho5对球孢白僵菌生长速率的作用研究

为阐明BbRho5对球孢白僵菌生防潜能的作用,构建了Bbrho5单基因敲除菌株ΔBbrho5,以野生型菌株WT作为对照,在不同培养基上测定菌落生长速率,并测定了菌株对多菌灵胁迫耐受性及对大蜡螟幼虫体壁侵染能力。进一步获取和分析了ΔBbrho5和WT细胞内基因转录组数据。结果表明,BbRho5蛋白功能缺陷显著抑制球孢白僵菌菌丝生长速率,同时微弱影响其多菌灵胁迫抗逆性及生防能力。相较于WT,ΔBbrho5中具有770个差异表达基因(DEGs),其中上调基因395个,下调基因375个。GO分析显示,ΔBbrho5 VS WT中DEGs主要富集于氧化还原酶活力(oxidoreductase activity)和单加氧酶活力(monooxygenase activity)功能。KEGG通路富集结果显示,DEGs主要富集于氮代谢及多种氨基酸代谢通路。在氮代谢通路中富集到7个功能基因,其中有5个上调,2个下调,说明敲除菌株可能采用增强氮源利用及谷氨酸合成以应对Bbrho5缺陷引起的生长迟缓。以上研究结果揭示了球孢白僵菌中小GTP酶BbRho5对球孢白僵菌生长速率具有重要影响,且氮代谢和氨基酸代谢可能为其重要的响应代谢通路。     

干扰NSUN2通过调控细胞周期蛋白表达抑制黑素瘤细胞增殖

为探讨太阳结构域家族蛋白酶2(NOP2/Sun RNA methyltransferase 2, Nsun2)RNA甲基化酶在黑素瘤细胞中的生物学功能,本研究以小鼠黑素瘤B16细胞为对象,构建靶向干扰Nsun2基因的shRNA慢病毒干扰载体,包装病毒后感染B16细胞。与对照组相比,干扰组细胞中Nsun2的敲低效率达到80%。EdU染色结果表明,干扰Nsun2显著抑制B16细胞DNA合成能力。转录物组测序技术系统分析干扰组与对照组细胞基因表达水平,共筛选获得1 062个差异表达基因(DEGs),其中678个表达上调,384个表达下调。DEGs主要富集在染色体、着丝粒区、蛋白质结合等GO条目。KEGG分析表明,DEGs显著富集在细胞周期、DNA复制、细胞衰老等通路。荧光定量PCR和转录物组测序结果均发现,Cdk2、Ccna2、Cdc25b等促进细胞分裂的相关基因显著下调,而Gadd45g和Gadd45a等阻滞细胞增殖的基因显著上调。本研究表明,NSUN2通过调控细胞周期和DNA复制等生物学过程,影响黑素瘤细胞增殖,为黑素瘤发生和发展的分子机制研究提供参考。     

金针菇菌柄发育的转录组与蛋白组分析

菌柄是金针菇等食用菌的主要商品部位,但其生长机制仍不明确。本研究对金针菇伸长期和成熟期菌柄进行了转录组联合蛋白组分析,结果显示,两样本显著性差异表达基因和蛋白分别为721个和61个,均以上调表达为主。GO（gene ontology）功能聚类分析表明：有72.41%的差异表达基因富集在催化活性（catalytic activity）条目下。细胞组分（cell part）和绑定结合（binding）条目同时富集了较多的差异表达基因和蛋白。KEGG通路富集分析显示：碳水化合物代谢通路（carbohydrate metabolism）和氨基酸代谢通路（amino acid metabolism）富集的差异表达基因较多。差异表达蛋白富集较多的通路是单环菌素生物合成（monobactam biosynthesis,ko00261）、链霉素生物合成（streptomycin biosynthesis,ko00521）和有机含硒化合物代谢（selenocompound metabolism,ko00450）等。内质网蛋白质加工（protein processing in endoplasmic reticulum,ko04141）和MAPK信号通路（MAPK signaling pathway-yeast,ko04011）在转录组和蛋白组的KEGG富集分析中均为差异通路。本研究联合转录组和蛋白组数据筛选了40个金针菇菌柄发育中差异表达基因,为深入研究揭示食用菌菌柄发育过程提供候选基因。     

麦洼牦牛不同生长阶段肝脏差异表达基因分析

为探讨牦牛肝脏生长过程中基因的表达特征,采用Illumina高通量测序平台(HiSeqTM2500)对1日龄组(LD)、15月龄组(LM)和5岁龄组(LY)的健康麦洼牦牛肝脏进行转录组测序,并以qRT-PCR验证差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)的表达量.结果 显示,...     

尖孢镰刀菌亚麻专化型Folprp4基因参与调控菌丝生长和分生孢子发生

目的: 通过对尖孢镰刀菌中Folprp4基因的鉴定,揭示其在尖孢镰刀菌中的功能及致病相关性。方法: 基于同源重组原理,根据测定出的Folprp4基因序列,应用Split-Marker重组技术构建含有潮霉素抗性基因(hph)的基因缺失盒。将基因缺失盒经PEG介导转化到野生型原生质体中,在含有潮霉素B的TCC培养基上筛选转化子,通过PCR正负筛查获得Folprp4基因缺失突变株(ΔFolprp4)。构建含有Folprp4基因的载体pZDH1,并将其转化到敲除突变体中进行互补测验。结果: 与野生型(hm)和异位插入突变体(ecFolprp4)相比,敲除突变体菌丝生长受到严重阻碍,当野生型和异位插入突变体长满整个平板时,敲除突变体菌落呈小点状。敲除突变体的另一个显著变化是ΔFolprp4的分生孢子产量显著下降。侵染实验表明,ΔFolprp4对亚麻幼苗的毒力显著降低。互补实验表明,该互补载体的回复子(Folprp4-C)在菌落形态、生长速率、分生孢子产量和毒力方面均恢复到了野生型菌株。结论: Folprp4基因与尖孢镰刀菌的菌丝生长、分生孢子发生和致病性有关。