脱落酸对丛枝菌根真菌侵染和产孢的调控效应研究

【目的】揭示脱落酸(ABA)对丛枝菌根(AM)真菌侵染和产孢的影响,建立利用外源ABA促进孢子产量的高效菌剂扩繁方法。【方法】利用番茄毛状根和AM真菌Rhizophagus irregularis DAOM 197198建立双重培养体系,通过外源施用ABA、赤霉素(GA)或者使用ABA、GA的缺陷突变体,染色观察菌根侵染,荧光定量PCR测定丛枝发育和脂质合成运输相关基因的表达,统计丛枝和孢子的数量,从而揭示ABA对AM真菌侵染和产孢的影响。【结果】ABA缺陷突变体not中的F%(侵染频率)、a%(丛枝丰度)、丛枝数量,以及丛枝发育特异性相关基因EXO70A1-like (LOC101253481)、脂质合成运输相关基因RAM2和STR2的表达均显著低于其野生型MT;外源施用ABA显著促进了F%、M%(侵染强度)、丛枝数量、孢子产量,以及脂质合成运输相关基因RAM2和STR2的表达,外源添加ABA处理的孢子产量约为不添加处理的4.5倍;外源GA处理极显著抑制了菌根侵染的所有指标和孢子产量;GA缺陷突变体gib3与其野生型MM的AM真菌侵染之间没有显著差异,但gib3的孢子产量显著高于MM。【结论】ABA通过促进脂质的合成和运输,提高AM真菌的侵染和丛枝形成,进而增加AM真菌的孢子产量。     

丛枝菌根通过调节碳磷代谢相关基因的表达增强植物对低磷胁迫的适应性

丛枝菌根(AM)共生体系对于植物适应低磷胁迫具有重要作用。AM不仅直接调节宿主植物对低磷胁迫的响应,还可能通过分泌物影响相邻的非菌根植物。该研究采用分室培养系统,以玉米(Zea mays)和AM真菌Rhizophagus irregularis为试验材料,考察低磷(10 mg·kg~(–1))和高磷(100 mg·kg~(–1))条件下,菌根共生体系对植物生长、磷营养以及碳磷代谢相关基因表达的影响,以揭示AM调节植物低磷胁迫响应的生理机制。分室培养系统由0.45μm微孔滤膜分隔成供体室、缓冲室和受体室3个分室,以供体室菌根化植物为AM分泌物来源,通过微孔膜阻止菌根真菌对未接种受体植物的直接影响,但允许AM分泌物在分室间的扩散。采用实时荧光定量PCR技术分析玉米以及AM真菌自身碳磷代谢相关基因的表达情况。试验结果表明,低磷条件下接种AM真菌显著提高了供体植物干质量和磷浓度,上调了玉米碳磷代谢相关基因的表达。AM真菌磷转运蛋白基因和碳代谢相关基因在低磷条件下的表达水平显著高于高磷水平;对于受体植物而言,仅高磷处理显著提高了玉米植株干质量和磷含量,而接种处理显著上调了受体植物磷转运蛋白基因和碳代谢相关基因的表达水平。该研究表明,低磷胁迫下AM可能通过分泌物调控植物碳磷代谢相关基因的表达,进而调节植物对低磷胁迫的生理响应。     

不同外源氮对丛枝菌根真菌Rhizophagus irregularis侵染棉花植株和氮磷转运的影响

探究供应外源氮对接种AM真菌的棉花植株的侵染率和氮磷转运的影响。本文以棉花为研究对象,接种丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis),向根外菌丝额外供应不同外源氮,测AM真菌的侵染率、棉花植株株高、地上部和地下部鲜重、叶绿素含量、菌根精氨酸含量、地上部的氮磷含量。试验结果显示:不同外源氮条件下,AM真菌对棉花植株的生物量无显著性影响;外源氮的供应均提高了AM真菌的侵染率和棉花植株地上部的氮含量,但硫酸铵和硝酸钾更能促进AM真菌侵染宿主植物,提高宿主植物菌根精氨酸水平和地上部氮含量;除了尿素,其他氮源处理均能明显提高棉花植株地上部磷含量,其中,精氨酸最为显著。说明在AM共生系统中外源氮的供应对宿主植物生长无显著作用,但促进AM真菌侵染宿主植物,并能提高宿主植物氮磷含量。     

接种丛枝菌根真菌对柑橘生长与次生代谢的影响

为了解丛枝菌根(AM)真菌对根、根系分泌物中次生代谢物和植物生长的影响,以AM真菌(Glomusepigaeum)接种柑橘(Citrusreticulata),对柑橘的酚类物质、抗氧化酶和生长情况进行研究。结果表明,温室盆栽6个月后,接种AM真菌显著提高柑橘酚酸类物质的积累,但是酚酸组分在根和根分泌物中存在差异,根中原儿茶酸和丁香酸含量为29.98和18.32μg/g,分别是未接种的4.58和2.26倍。而根系分泌物中香豆酸、苯甲酸和根皮苷含量为0.36、6.04和12.32μg/g,分别是未接种的1.71、1.94和1.25倍,而香草醛仅在未接种柑橘根中检测到。接种AM真菌的柑橘苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性为38.36、0.51和28.62 U/(g·min),分别是未接种AM真菌的1.99、2.83和3.10倍。同时菌根定殖也显著提高柑橘的株高、茎粗和叶片数。因此,AM真菌定殖能促进植物生长,改变柑橘次生代谢产物的积累。     

接种不同AM真菌对滇重楼幼苗功能基因表达的影响

为探究接种不同外源性从枝菌根(Arbuscular mycorrhizae,AM)真菌对滇重楼幼苗基因表达的影响,本研究以灭菌土壤为生长基质,将滇重楼(Paris polyphylla var. yunnanensis)新鲜种子与28种AM真菌于室温盆栽条件下共培养,采用实时荧光定量PCR的方法检测鲨烯环氧酶基因(Squalene epoxidase,SE)、共生受体类似激酶基因(Symbiosis-receptor-like kinase,SYMRK)、产生钙离子振荡的通道蛋白基因(Doesn’t making fections 1,DMI1)、钙/钙调依赖性蛋白激酶基因(Calcium/calmodulin-dependent protein kinase,CCa MK)4个功能基因在滇重楼幼苗的差异表达情况。结果表明:28株AM菌株可不同程度的影响SE、SYMRK、DMI1、CCa MK 4个功能基因的表达,其中薄壁两性囊霉(Ambisporaleptoticha,Ale)和崔氏原囊霉(Archaeospora trappei,Atr)可以显著增加4个功能基因的表达量。隐类球囊霉(Paraglo-mus occultum,Po)和透明盾巨孢囊霉(Scutellospora pellucida,Spe)可以增加SE、SYMRK的表达,细凹无梗囊霉(Acau-lospora scrobiculata,Asc),亮色盾巨孢囊霉(Racocetra fulgida,Rfu),哥伦比亚内养囊霉(Entrophospora colombiana,Ec),明球囊霉(Rhizophagus clarus,Rcl),根内球囊霉(Rhizophagus intraradices,Rin)可以增加DMI1的表达。综上所述,接种的28株AM真菌菌株中Ale和Atr能显著的提高4种功能基因的表达,结合前期与滇重楼无菌播种幼苗进行共生培养分析AM真菌对种子萌发及幼苗化学成分的影响,推测这两株菌可望能作为培育滇重楼菌根化苗的理想菌株,人工接种AM真菌可为保护和提高滇重楼开辟了一条新的途径。     

菌根真菌是唱响生物共生交响曲的主角——菌根真菌专辑序言

地球上任何生物都不是单独进行生命活动和进化的,即生物之间更多的是依靠密切联合、共生互助、需求互补和共同发展。其中,陆地生态系统中的强大分解者真菌和强大生产者植物关系密切,特别是以菌根真菌(mycorrhizal fungi)为代表的植物共生真菌自始至终与植物共生,这一强-强共生联合在维持生态平衡、保存生态系统可持续生产力与生态系统综合服务功能体系中,其分布之广、作用之多、功能之强和贡献之大,可谓名副其实的生物共生体系中的主导者。近年来,中国在真菌与植物共生研究领域成绩斐然,占据世界重要地位。本期《菌物学报》"菌根真菌专刊"刊登了2篇综述和20篇研究报告。综述分别对丛枝菌根(AM)真菌在煤矿区生态修复应用研究和兰科植物与菌根真菌的营养关系进行了总结和热点论述;研究报告分别对菌物界球囊菌门AM真菌全球公认种的中文学名给予了全面规范正确的描述、对中国部分林区红桦外生菌根真菌多样性、华山松印度块菌菌根中的块菌交配型基因、AM真菌对枳吸收磷和分泌磷酸酶的影响、转Bt基因棉叶片腐熟物抑制AM真菌定殖及菌根对磷的吸收、低pH影响AM真菌丛枝发育和磷的吸收、接种AM真菌与间作对红壤上玉米和大豆种间氮素竞争的影响、AM真菌及其菌种组合对植物根结线虫病害的影响以及接种AM真菌和施加铁可协同降低水稻砷累积等方面进行了研究。本期内容基本体现了中国菌根真菌分类、物种多样性、生理学、生态学、生理生态效应与作用机制研究的最新进展,对当前和今后开展植物共生真菌的研究具有重要的引领作用。     

毛头鬼伞真菌具有抗烟草花叶病毒活性的y3基因的克隆及对烟草的转化

【目的】蛋白质Y3具有抗烟草花叶病毒(TMV)活性并由y3基因编码。本文的目的是从真菌毛头鬼伞(Coprinus comatus)中克隆y3基因全长并在植物体中展现其对TMV的抑制活性。【方法】我们利用试剂盒5′-Full RACE Core Set(TaKaRa)扩增了y3基因cDNA5′-端未知序列,通过RT-PCR获得了全长序列,并把该全长序列与CaMV 35 S启动子和NOS终止子一起插入多克隆位点(MCS)构建了植物表达载体pCAMBIA1301-y3,用于农杆菌介导的烟草转化。【结果】y3基因全长534碱基对,包含1个开放阅读框(ORF),编码一条含130个氨基酸残基的肽链(GenBank检索号:GQ859168;EMBL:FN546262)。其cDNA序列和由它推到的氨基酸序列均与已发表的y3基因部分片段有高度相似性(94%)。Northern杂交分析证实了y3基因在转基因烟草中得到表达。接种TMV的转基因植株表现出抗TMV的活性。【结论】我们克隆了y3基因全长并得到了转基因植株。在转基因植株中,由于y3基因的表达改善了植株的抗病毒活性。y3基因的克隆和表达无疑为该基因的进一步研究奠定了基础。     

三七根腐病原菌毁坏柱孢霉分子定量检测方法及其应用

【目的】建立一种快速准确的三七根腐病病原真菌毁坏柱孢霉(Cylindrocarpon destructans)的分子定量检测方法,探讨毁坏柱孢霉与植株生长和AM真菌侵染之间的数量效应关系。【方法】根据GenBank登录的毁坏柱孢霉rDNA基因IGS序列片段,设计特异性引物对CDU2和CDL2b,利用含有SYBR Green I的实时荧光定量PCR建立毁坏柱孢霉定量检测方法,检测三七根际土壤毁坏柱孢霉rDNA基因IGS片段拷贝数,并分析其与植株生物量和AM真菌侵染之间的关系。【结果】发病植株根际土壤毁坏柱孢霉rDNA基因IGS片段拷贝数显著高于健康植株。三七根际土壤中毁坏柱孢霉数量与植株地上部生物量以及菌根侵染强度呈显著负相关(P＜0.05),与根系生物量以及根内丛枝丰度相关性不显著。【结论】基于实时定量PCR技术建立的毁坏柱孢霉的分子定量方法能够有效反映三七根际土壤中毁坏柱孢霉的数量及其与植株生长和AM真菌侵染的关系。     

丛枝菌根真菌响应桉树茄科雷尔氏菌侵染进程基因的筛选与鉴定

【背景】桉树(Eucalyptus)青枯病危害严重,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与桉树共生影响桉树对青枯病的抗性,而AMF响应桉树青枯菌侵染的机制仍不清楚。【目的】探索AMF响应桉树茄科雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)的侵染机制。【方法】以非菌根化和异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)菌根化巨桉(Eucalyptus grandis)分别受茄科雷尔氏菌侵染0、24、48和96 h接种后(hour post-inoculated, hpi)的根系组织为研究对象,基于转录组测序筛选和鉴定菌根化巨桉根系中异形根孢囊霉响应茄科雷尔氏菌侵染的基因信息。【结果】与对应非菌根化桉树受茄科雷尔氏菌侵染的时间点相比,菌根化桉树中异形根孢囊霉响应青枯菌侵染显著差异表达基因为3 382–5 989个,随青枯侵染时间进程的增加,异形根孢囊霉特异性响应茄科雷尔氏菌侵染差异表达基因数量逐渐增多。茄科雷尔氏菌侵染24 hpi时,异形根孢囊霉显著富集共生体生长、孢子形成和凋亡信号通路、铁载体等相关基因;茄科雷尔氏菌侵...     

菌丝桥介入枳根系间抗溃疡病的信号物质响应

对两室根箱试验装置中一分室(供体室)定植的枳Poncirus trifoliata实生苗接种丛枝菌根(AM)真菌Paraglomus occultum,另一分室(受体室)不作任何处理。定植17周后,将溃疡病病菌Xanthomonas axonopodis(Xac)接种于供体植株,研究不同处理受体植株间的信号物质响应差异,揭示菌丝桥的功能。与不接种处理相比,单接种AM真菌、预先接种AM真菌后再接种Xac均显著提高了供体根系一氧化氮(NO)含量,单接种AM真菌只显著提高了受体根系NO含量;单接种Xac显著降低了供体根系脱落酸(ABA)含量,而单接种AM真菌、双接种(AM真菌+Xac)均增加了供体根系ABA含量。双接种处理显著提高了受体ABA含量;与不接种对照相比,接种处理均降低了供体根系玉米素核苷(ZR)含量,同时单接种AM真菌、双接种处理也降低了受体根系ZR含量;AM真菌显著降低了供体和受体根系茉莉酸(JA)含量,但双接种却显著提高了供体和受体根系JA含量;与不接种对照相比,单接种AM真菌或Xac、双接种处理均显著下调供体根系JA合成基因(PtLOX、PtAOS和PtAOC)的表达,单接种Xac显著下调了受体根系PtLOX和Pt AOC的表达,单接种AM真菌显著下调了受体根系PtAOC的表达,而双接种显著上调了受体根系PtAOS基因的表达。表明菌根真菌的菌丝桥传导JA并诱导受体植株中NO、ABA和ZR含量改变以抵御溃疡病菌危害。     

巴斯德毕赤酵母甲醇诱导表达磷脂酶A2的转录组学分析

【目的】基于转录组学技术研究表达磷脂酶A_2的毕赤酵母重组菌在甲醇诱导表达外源蛋白时的基因表达差异,从而解析外源蛋白高效诱导表达机制,为进一步工程菌株的改造提供理论支撑。【方法】以一株产磷脂酶(PLA_2)的毕赤酵母为出发菌株,采用RNA-Seq二代测序方法,研究在甘油培养和甲醇诱导两种条件下,重组毕赤酵母转录组基因表达差异情况。【结果】重组毕赤酵母中共鉴定到5225个转录本。甘油培养与甲醇诱导相比,共有857个基因发生显著变化。依据代谢途径分类,差异基因集中在核糖体成分、甲醇代谢、磷酸戊糖途径、糖酵解途径、柠檬酸循环、乙醛酸循环以及蛋白质加工过程。【结论】通过分析甲醇诱导前后的差异表达基因,结果表明碳源改变对胞内代谢会产生全局影响。本研究结果为进一步研究毕赤酵母表达外源蛋白的机制提供了基础。     

过表达PDI对毕赤酵母分泌淀粉样蛋白的影响——以胱抑素为例

[目的] 本研究旨在结合酵母菌蛋白质二硫键异构酶（protein disulfide isomerase,PDI）与其底物蛋白鸡胱抑素C （chicken cystatin C,cC）在酵母中的共表达,理解PDI影响外源蛋白合成与表达的调控规律。运用转录组深度测序技术（RNA-Seq）筛选差异基因,调取并鉴定影响cC表达的关键基因,为解析外源蛋白高效表达机制,改造工程菌株提供理论支撑。[方法] 以巴斯德毕赤酵母GS115、GS115-cC为出发菌株,采用电转的方法将携带PDI编码基因的载体pPIC3.5K转入到GS115/GS115-cC菌株,使其在菌株中过表达,研究过表达PDI对cC表达的影响。采用RNA-Seq深度测序方法,研究重组毕赤酵母基因表达差异情况。并结合KEGG注释结果对数据进行分析,挑选差异显著表达基因进行验证,初步明确其在蛋白表达调控方面的功能。[结果] 本研究通过构建过表达PDI重组毕赤酵母菌株,使得外源蛋白cC的表达量显著增加。利用RNA-seq技术分析过表达PDI菌株与正常菌株的差异,最终筛选了373个差异表达基因,其中有122个差异基因注释到KEGG生物通路,包括12个基因注释到蛋白质转运和分解代谢途径,21个基因注释到蛋白质折叠分选和降解途径,以及24个基因参与蛋白质的翻译途径等。[结论] 在毕赤酵母中过表达PDI能显著增加外源蛋白cC的表达量。通过对过表达与正常表达PDI的毕赤酵母基因的表达谱分析,初步确定了其中一些转录情况变化显著的基因,明确了它们参与的细胞途径和信号通路,为改造具有高效率表达淀粉样蛋白的酵母菌株奠定基础。     

小麦隐匿柄锈菌与小麦互作不同阶段的基因差异表达分析

[目的]小麦叶锈病是影响小麦生产主要病害之一,其病原菌新小种的出现和劣势小种上升为优势小种导致抗病品种的抗病性不断被克服.小麦隐匿柄锈菌与小麦互作不同阶段差异表达谱分析对于揭示该病菌致病的分子机制,进而有效防控小麦叶锈病具有重要意义.[方法]利用转录组分析小麦隐匿柄锈菌致病生理小种与感叶锈病小麦品种MuTcLr19亲和...     

利用蛋白质组学研究新德里金属b-内酰胺酶1对鲍曼不动杆菌的影响

【目的】比较临床分离的亲缘关系近的多药耐药鲍曼不动杆菌MDR-ZJ06(blaNDM-1–)和ABC3229(blaNDM-1+)的差异蛋白质组,以期发现新德里金属?-内酰胺酶1(New Delhimetallo-β-lactamase-1,NDM-1)对鲍曼不动杆菌生长代谢的影响。【方法】利用2-DE联合MALDI-TOF MS/MS技术鉴定差异表达蛋白,并在GO注析的基础上,对差异蛋白进行通路分析、功能分类和富集分析,并作出蛋白与蛋白相互作用网络。【结果】发现ABC3299相对于MDR-ZJ06有51个差异表达蛋白,其中11个蛋白表达上调,40个蛋白表达下调,并且这些差异蛋白主要涉及降低碳代谢、氨基酸代谢、脂肪酸代谢和细胞壁合成,增加铁离子转运系统形成。【结论】这个结果揭示了NDM-1可能是通过减缓细菌自身的代谢,增加自身铁的摄取使细菌机体系统地抵抗抗生素从而达到耐药。     

酸胁迫下琥珀酸放线杆菌的生理及转录应答

【目的】通过琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes CGMCC1593对酸胁迫的生理应答和转录组学分析,探究琥珀酸放线杆菌酸胁迫的机制。【方法】测定不同pH对细胞生长、H+-ATPase、细胞内pH的影响;测定酸胁迫前后细胞膜和谷氨酸脱氢酶的变化、谷氨酸对琥珀酸放线杆菌生长的影响;通过RNA-seq测序分析酸胁迫条件下的差异表达基因。【结果】随pH值的降低,细胞生长受抑制,H+-ATPase的活性下降。pH 4.7酸胁迫后,细胞膜受到严重损伤,谷氨酸对酸胁迫后的细胞有保护作用,GDH酶活响应酸胁迫后略有增加。酸胁迫后,39个基因差异表达较为显著,其中49%基因属于应激蛋白、转运蛋白,小部分基因与代谢相关。【结论】本文探究了琥珀酸放线杆菌酸胁迫下的生理及转录应答,研究结果可为寻找增强琥珀酸放线杆菌耐酸性策略提供参考。     

基于比较转录组分析海洋弧菌X511的褐藻胶代谢途径

【目的】从北海涠洲岛海域腐烂的马尾藻中分离得到的海洋弧菌(Vibrio X511)具有较强的利用褐藻胶能力,本文利用转录组测序的方法以研究弧菌X511的褐藻胶代谢途径。【方法】采用Illumina Hi Seq2500测序平台对菌株在褐藻胶及葡萄糖培养下的转录组进行测序;比较和分析差异转录本,利用荧光定量PCR验证测序结果;采用GO(Gene Ontology)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)对差异转录本进行功能和Pathway注释。【结果】经比较发现,菌株在褐藻胶培养下相对于葡萄糖的培养共有2024个差异表达基因,其中1066个基因上调,958个基因下调;某些普遍存在于代谢途径中的基因在不同培养条件下也存在差异表达;海洋弧菌X511中涉及褐藻胶利用的所有基因以及合成乙醇的关键基因其转录量均有一定程度的上调;此外,通过分析发现该菌株具有独特的褐藻胶利用方式,其中的一个代谢过程尚未在弧菌中被报道。【结论】成功解析了海洋弧菌X511的褐藻胶代谢途径,丰富了生物方法降解褐藻胶的研究,为大型海藻生物质能源的研究提供有价值的数据支持。     

相对定量分析异烟肼、链霉素单耐药与多耐药结核分枝杆菌临床分离株的蛋白质组差异

【目的】探讨异烟肼(isoniazid,INH)、链霉素(streptomycin,SM)单耐药结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,MTB)与INH/SM多耐药MTB蛋白质组差异。【方法】应用i TRAQ结合Nano LC-MS/MS定量蛋白质组学技术,分析临床分离INH、SM或INH/SM耐药MTB与H37Rv标准株间均表达差异蛋白;并以INH/SM耐药MTB与H37Rv比值为对照,相对定量分析单耐药与多耐药MTB蛋白表达差异倍数;运用DAVID 6.7分析差异蛋白生物功能;STITCH 5.0分析差异蛋白与INH和SM相互作用。【结果】与H37Rv标准株比较,58个蛋白在INH、SM耐药与INH/SM耐药MTB间均有表达差异,共同差异蛋白生物功能主要为氧化还原酶活性和转移酶活性;主要参与丙酸代谢信号通路。共同差异蛋白中,与INH/SM耐药MTB比较,Rv2986c和Rv1908c在INH、SM耐药MTB均表达上调1.25倍;Rv3133c和Rv0577则均表达下调0.7倍;生物信息学预测发现以上4种蛋白可直接或间接与INH、SM进行相互作用。【结论】INH、SM单耐药和INH/SM多耐药MTB蛋白表达谱有较大差异,蛋白Rv2986c、Rv1908c、Rv3133c和Rv0577表达水平及相互作用可能与INH和SM耐药有关。     

小麦叶锈菌休眠与萌发夏孢子的差异表达

【目的】小麦叶锈菌引起的小麦叶锈病是小麦的重要病害之一,孢子萌发和侵入气孔是保证叶锈菌正常侵染寄主的重要前提。本研究旨在研究小麦叶锈菌夏孢子萌发的差异表达特性,为揭示萌发的机制及其与致病的关系提供依据。【方法】利用小麦叶锈菌致病类型THTT的休眠夏孢子和萌发夏孢子进行RNA-seq分析。【结果】在萌发夏孢子中筛选出相比休眠夏孢子上调表达的基因为4400个,下调基因5325个。GO富集分析发现,上调差异基因主要涉及细胞进程、有机物代谢、信号传导、单个有机体过程、催化酶活性等;下调基因主要涉及单组织过程、单个有机体细胞过程、有机物代谢过程、催化活性调节等过程。利用KEGG分析发现,差异基因共参与109条通路,从中筛选出两条与孢子萌发相关的通路——丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路和囊泡运输中的SNARE蛋白交流。10个基因的定量分析结果与基因数字表达谱分析结果一致。【结论】研究获得了叶锈菌孢子萌发及侵入气孔过程中的重要差异基因,研究结果为研究叶锈菌致病机制奠定基础。