小麦条锈菌主要结构中糖基种类的细胞化学定位研究

用8种植物凝集素探针对小麦条锈菌主要结构中的糖基种类进行了细胞化学定位。电镜观察结果表明在菌丝和吸器母细胞壁中存在有α-葡萄糖或α-甘露糖、乙酰胺基葡萄糖、α-半乳糖、α-乙酰半乳糖、岩藻糖和β-连结的糖基,而隔膜中仅含α-葡萄糖或甘露糖和乙酰胺基葡萄糖基;在吸器颈壁中分布有α-葡萄糖或α-甘露糖;尽管吸器体壁中仅含乙酰胺基葡萄糖,而在吸器外间质中存在有半乳糖,乙酰半乳糖,α-葡萄糖或甘露糖等糖基。以上结果表明不同结构所含糖基种类并非一致。     

条形柄锈菌吸器特异效应蛋白Hasp68抑制寄主免疫并与小麦组织蛋白酶B互作

作为活体营养专性寄生真菌,条形柄锈菌（小麦条锈病）在侵染过程中通过形成吸器向寄主细胞释放效应蛋白,干扰寄主的防卫反应,促进其侵染与致病。因此,条形柄锈菌效应蛋白的鉴定与功能研究对揭示其毒性机理具有重要意义。本实验室前期完成了条形柄锈菌CYR31生理小种吸器转录组分析,从中鉴定得到一个吸器特异诱导表达分泌蛋白Hasp68,利用农杆菌侵染在烟草细胞中瞬时表达该基因,能够抑制小鼠促细胞凋亡蛋白Bax诱导的细胞程序性死亡,鉴定为条形柄锈菌候选效应蛋白。Hasp68基因全长318bp,编码105_aa,N-端包含20_aa的信号肽,无保守结构域。BlastX分析表明Hasp68为条形柄锈菌特有效应蛋白,在其他真菌中无同源蛋白,且在条形柄锈菌16个菌系中呈较低的序列多态性,表明其在条形柄锈菌的进化过程中相对保守。借助荧光假单胞菌EtHAn的三型分泌系统,在小麦细胞中过表达Hasp68能够抑制由非致病细菌引起的PTI（PAMP-triggered immunity）相关胼胝质的积累;同时,也能抑制小麦与无毒条形柄锈菌互作中ETI（effector-triggered immunity）相关的活性氧爆发和过敏性坏死反应,表明效应蛋白Hasp68具有抑制寄主免疫反应的功能。利用酵母双杂交系统筛选Hasp68在小麦中的互作蛋白,发现其与组织蛋白酶B（cathepsin B）TaCTSB互作,双分子荧光技术进一步验证二者在烟草细胞中共表达存在互作,初步揭示了效应蛋白Hasp68的互作靶标。     

ITS序列结合培养特征鉴定梨树腐烂病菌

对采自中国4个省份的9个梨树腐烂病菌分离株和7个苹果树腐烂病菌分离株的ITS序列进行了测定和分析,并结合GenBank的有性型Valsa ceratosperma、V.ambiens和V.mali的ITS序列构建了系统发育树。结果表明梨和苹果树的各分离株在ITS核苷酸序列上分化较小(p-distance=1.55%),均在V.ceratosperma聚类组,但二者又分别处于两个独立小分支。其与V.ambiens和V.mali处在不同的聚类组中,且亲缘关系较远,表明供试梨树腐烂病菌并非V.ambiens。培养性状和生物学特点的研究结果还发现,梨树腐烂病菌各分离株无论在菌落颜色、产孢特点、还是37℃高温的生长情况都和苹果腐烂病菌有一定差别。前者菌落始在PDA终为乳白色,而后者菌落初为白色后期变褐色;在20%ABA上,前者形成的产孢体较大而数量较少,在37℃高温下能正常生长,后者则形成的产孢体较小而数量较多,在37℃高温下不能正常生长。并未发现二者在子实体上有稳定明显的差异。因而表明梨树腐烂病菌应为V.ceratosperma,但可用培养性状和生物学特点进行区分其和苹果树腐烂病菌。     

条形柄锈菌(小麦条锈病菌)侵染结构体外形成的观察

通过荧光显微镜和扫描电镜分别对条形柄锈菌夏孢子在寄主植物-小麦叶表和非寄主植物-水稻叶表以及小麦穗部和茎秆上的萌发过程进行了观察。结果发现,夏孢子在小麦叶片体表萌发产生芽管后,可依次分化形成气孔下囊、初生菌丝与吸器母细胞;在小麦颖片、稃片及茎秆部位表面,同样可观察到病菌在体外分化形成吸器母细胞;并且在水稻叶片上也观察到病菌侵染结构存在体外分化现象。经荧光染色发现,条形柄锈菌在体外与在小麦组织中形成的侵染结构没有明显的差别。观察结果可为条形柄锈菌侵染结构的离体诱导与调控机理研究提供依据。     

四川省小麦条锈菌群体遗传多样性的SSR分析

利用TP-M13-SSR自动荧光检测技术,对四川省小麦条锈菌群体遗传多样性水平进行了分析。研究结果表明,四川省小麦条锈菌群体遗传多样性比较丰富,地区之间存在明显的差异,川西北和四川盆地的种群遗传多样性相对较高,而四川西南部和四川东南部的种群遗传多样性较低。四川小麦条锈菌群体存在一定的遗传分化,地区间的遗传变异仅占14.92%,群体间的遗传变异占总变异的23.06%,群体内遗传变异占60.02%,遗传变异主要存在于群体内部。基因流和共享基因型从分子水平证实了四川小麦条锈菌在地区间的传播,且川西北和四川盆地之间的菌源交流最为广泛。     

苜蓿假盘菌侵染苜蓿叶片的细胞学研究

采用微分干涉相差显微镜、扫描和透射电镜技术系统研究了苜蓿假盘菌Pseudopeziza medicaginis在苜蓿叶片的侵染过程及超微结构特征。结果表明,接种4h后,子囊孢子萌发产生芽管;12h后,芽管以直接侵入的方式进入表皮细胞形成侵染菌丝;24h后,表皮细胞中侵染菌丝向相邻表皮细胞扩展,同时侵入到叶肉细胞以胞内生长方式扩展;接种72h后,侵染菌丝在表皮细胞下的叶肉组织中形成初始菌落;第5d后,菌丝扩展至整个叶片组织,大量菌丝聚集形成子座组织,并进一步形成子囊盘与子囊。病菌菌丝在侵入寄主细胞初期,并不     

小麦CBL结合蛋白激酶基因TaCIPK16的克隆及特征分析

类钙调磷酸酶亚基B蛋白(calcineurin B-1ike protein,CBL)作为一类钙离子结合蛋白,通过与一类蛋白激酶(CBL-interacting protein kinase,ClPK)结合,从而在钙信号依赖的生理生化过程中发挥作用。该研究在条锈菌诱导的小麦叶片中克隆获得CIPK家族中1个基因TaCIPK16,并利用qRT-PCR技术、酵母双杂交技术及亚细胞定位技术分析了其功能特性。序列分析表明,TaCIPK16编码447个氨基酸,包含保守的激酶催化结构域及调控结构域,与水稻、拟南芥CIPK蛋白具有高度相似性。酵母双杂交分析验证显示,TaCIPK16与TaCBL4和TaCBL9存在强烈互作。定量分析表明,TaCIPK16受到条锈菌的诱导表达,在小麦与条锈菌互作过程中呈显著差异表达趋势。综上结果,TaCIPK16可能作为正调控因子参与了小麦对条锈菌的抗病防卫反应。     

紫外线诱导小麦条锈菌毒性突变及突变体的RAPD分析

以夏孢子相对致死率90%左右作为紫外线处理最适时间,发现8min为小麦条锈菌条中29号单孢菌系(CY29-3)最适处理时间,其夏孢子相对致死率达88.97%。CY29-3的夏孢子经紫外线处理、扩繁、筛选品种筛选及4代的稳定选择后,获得了两个毒性变异的突变菌株。毒性突变产生的Jubi菌株对尤皮Ⅱ号的毒性增强,反应型由野生菌系的0型变为4型;非毒性突变产生的Funo菌株在阿夫上的反应型由野生菌系的4型变为2型。研究结果表明两突变菌株在鉴别寄主上的反应型和毒性范围也明显不同于野生菌系,说明紫外线诱导的小麦条锈菌变异是不定向和复杂的。对野生菌系和两个突变菌株进行RAPD分析后发现,两突变菌株与野生菌系之间的DNA多态性存在显著差异,多态率分别为10.58%和11.57%,说明紫外线可使小麦条锈菌基因组DNA发生较大的变化且突变位点比较复杂。     

温室条件下条形柄锈菌体细胞重组的分子确证

为了获得温室条件下条形柄锈菌发生体细胞重组而导致毒性变异的直接证据,本研究选取7个美国条形柄锈菌小麦专化型菌系和2个美国条形柄锈菌大麦专化型菌系按照夏孢子颜色和专化型与毒性差异组成9对菌系组合,对于室内混合接种产生的子代菌系用具有不同抗性的小麦或大麦品种进行筛选,采用毒性分析及SSR分子标记技术对条形柄锈菌体细胞重组现象进行了研究。对获取的413个单孢子代菌系进行的毒性分析结果显示,有84个单孢子代菌系的毒性谱表现与亲本菌系不同,初步证明体细胞重组过程的存在。SSR标记分析结果显示,11对SSR引物中有6对引物在5对菌系组合的28个毒性谱不同的单孢子代菌系中,检测发现3个单孢菌系的扩增条带与其亲本菌系不同,且表现为亲本菌系扩增条带的重组,为体细胞重组菌系。这一结果从分子水平上证明了条形柄锈菌在室内接种条件下可以通过体细胞重组产生新小种而导致毒性变异。