梨果黑斑病菌AaCaMK基因克隆、生物信息学分析及其在侵染结构分化中的表达分析

[背景] 钙/钙调素依赖型蛋白激酶（Calcium/Calmodulin-Dependent Protein Kinase,CaMK）是真核生物细胞钙信号途径中钙调素下游的一类重要靶蛋白,对病原物生长、胁迫响应及致病性等具有重要的调控作用。[目的] 对梨果黑斑病菌互隔交链孢（Alternaria alternata）AaCaMK基因进行克隆、生物信息学分析,并对其在侵染结构分化过程中的基因表达情况进行分析,为进一步研究梨果黑斑病菌钙离子信号途径中AaCaMK对A.alternata侵染结构分化调控的分子机制提供一定的理论依据。[方法] 采用同源克隆法从A. alternata JT-03中克隆得到3个AaCaMK基因;通过TMHMM、ProtScale、SOPMA等软件对AaCaMK基因进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR （RT-qPCR）技术分析AaCaMK在梨果黑斑病菌侵染结构分化过程中的表达情况。[结果] 克隆得到片段分别为1 212、1 200、2 349 bp的AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3基因;生物信息学分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3均含有典型的蛋白激酶超家族催化结构域（PKC_Like Superfamily）,并且AaCaMK1和AaCaMK2共同含有CaMK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域（STKc_CaMK）,AaCaMK3含有LKB1/CaMKK类丝/苏氨酸蛋白激酶催化结构域（STKc_LKB1_CaMKK）;同源性分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3分别与玉米大斑病菌CAK1、CAK2和CAK3的相似性高达94.32%、97.49%和86.57%;RT-qPCR分析表明,AaCaMK1、AaCaMK2和AaCaMK3在疏水及果蜡诱导A. alternata侵染结构分化过程中均显著上调表达（P<0.05）,而且果蜡诱导作用更显著。其中AaCaMK1和AaCaMK2在附着胞形成时期（6 h）表达量为对照的1.51倍和3.05倍,而AaCaMK3在侵染菌丝形成阶段（8 h）表达量最高,为对照的2.86倍,并且在果蜡诱导下,这3个基因在芽管伸长阶段（4 h）的上调表达量显著高于疏水界面。[结论] 钙信号中AaCaMK基因在疏水及果蜡诱导A.alternata侵染结构分化过程中发挥重要的调控作用。     

真菌菌丝细胞壁提取物对马铃薯块茎组织抗干腐病的诱导效应

以马铃薯(品种'大西洋')块茎切片为材料,研究了马铃薯非亲和菌株粉红单端孢(Trichothecium roseum)菌丝细胞壁提取物处理对马铃薯块茎组织干腐病抗性的诱导效果及其机理.结果表明,150 μg/mL(以中性糖含量为标准)菌丝细胞壁提取物预处理马铃薯切片72 h后进行损伤接种能显著降低干腐病菌(Fusarium sulphureum)的侵染能力,预处理块茎的病斑直径仅为对照的43.6%;菌丝细胞壁提取物处理能显著增强与马铃薯块茎组织抗病相关的过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性.可见,粉红单端孢菌丝细胞壁提取物预处理能显著增强马铃薯块茎组织对干腐病的抗性,而且主要是通过提高马铃薯块茎组织中与抗病性相关酶的活性来实现的.     

cAMP介导的梨果表皮物化信号对链格孢侵染的调控

采用药理学方法,用cAMP抑制剂阿托品（atropine）处理链格孢Alternaria alternata孢子悬浮液,通过体外试验分析cAMP信号级联通路在链格孢响应梨果皮蜡质疏水性、化学组分和外源乙烯利等刺激后启动孢子萌发、附着胞形成的调控作用,并通过体内试验研究其对链格孢致病性的调控。结果表明,高疏水性表面和梨果蜡涂膜表面及1μmol/L的乙烯利均可显著促进链格孢的孢子萌发和附着胞形成。cAMP信号级联通路抑制剂atropine处理后显著抑制了表皮疏水性、蜡质和外源乙烯介导的链格孢的孢子萌发和附着胞形成,其中抑制剂处理后4h,链格孢在疏水性、果蜡涂膜表面和乙烯等处理中附着胞形成率分别较对照降低了75.3%、63.7%和74.3%,同时抑制剂处理还可抑制损伤接种链格孢早酥梨黑斑病的扩展。外源cAMP可以部分恢复抑制剂的作用,外源cAMP+atropine处理后4h,在高疏水性（108°）和果蜡涂膜表面,链格孢附着胞形成率为抑制剂atropine单独处理的2.4倍和1.6倍,表明cAMP信号级联通路可通过调控侵染结构的形成而影响链格孢对梨果表皮物理化学信号的识别和应答。     

马铃薯干腐病菌硫色镰孢的生物学特性

从碳源、氮源、酸碱度及生长温度等方面对引起马铃薯干腐病的硫色镰孢Fusarium sulphureum的生物学特性进行了研究。结果表明,该病原菌在不同发育阶段对营养和环境条件的要求存在差异。在固体培养基上,菌落生长最佳碳源为葡萄糖、麦芽糖,最佳氮源为蛋白胨,pH8?为最佳;在液体培养基中,菌丝体生长以麦芽糖为最佳碳源,以硝酸钠为最佳氮源,pH6?为最佳;在分生孢子萌发阶段,在以羧甲基纤维素钠、蛋白胨和谷氨酸为碳、氮源的营养液中,分生孢子萌发率最高,最适pH 6–8。该病菌最适生长温度为25℃,分生孢子致死     

梨果黑斑病菌互隔交链孢(Alternaria alternata) hnr基因的克隆及其对侵染结构分化的调控

【背景】羟基萘还原酶(hydroxynaphthalene reductase,HNR)是1,8-间苯二酚(1,8-dihydroxynaphthalene,DHN)黑色素合成途径中起关键作用的酶,研究表明HNR不仅参与真菌黑色素合成,而且对其生长发育及致病性也具有一定的调控作用,但HNR对真菌病原物侵染结构分化的调控研究鲜见报道。【目的】在对梨果黑斑病菌互隔交链孢(Alternaria alternata) HNR的基因进行克隆与生物信息学分析的基础上,通过药理学方法初步探讨HNR对A.alternata生长及侵染结构分化的调控作用,为进一步揭示HNR在A.alternata侵染结构分化形成过程中的分子机制提供理论依据。【方法】对梨果黑斑病菌A.alternata的2个hnr基因进行了克隆;通过gene structure display server、open reading frame (ORF) Finder及conserved domain search等数据库及相关软件,对hnr基因及蛋白进行生物信息学分析,并利用HNR特异性抑制剂三环唑处理分析其对A.alternata生长发育、黑色素合成和侵染结构形成的影响,同时采用实时荧光定量PCR (RT-qPCR)技术分析了hnr基因在A.alternata不同侵染结构分化时期的表达特性。【结果】从梨果黑斑病菌A.alternata克隆得到2个羟基萘还原酶基因hnr的编码区全长,分别命名为Aa4hnr和Aa3hnr,其中Aa4hnr基因全长为1 266 bp,编码了268个氨基酸,无内含子,有9个ORF;Aa3hnr基因全长为1 356 bp,编码了267个氨基酸,含有2个大小分别为51 bp和49 bp的内含子,有17个ORF;进化分析表明,Aa4hnr和Aa3hnr与Ophiobolus disseminans和Alternaria arborescens分别具有较高的一致性,同时Aa4hnr和Aa3hnr编码的蛋白均含有NAD (P)结合域,属于短链脱氢酶/还原酶(short-chain dehydrogenase/reductase,SDR)家族。药理学结果表明,三环唑处理显著降低了A.alternata DHN黑色素的生物合成,抑制了疏水性诱导的A.alternata侵染结构的形成;进一步分析Aa4hnr和Aa3hnr在疏水表面诱导的A.alternata孢子萌发阶段(2 h)、附着胞形成阶段(6 h)、侵染菌丝形成阶段(8 h)的基因表达量,Aa4hnr的基因表达量在A.alternata侵染结构分化的各个时期均发生下调,Aa3hnr在附着胞形成阶段(6 h)表达量下调,然而在侵染菌丝形成阶段(8 h)显著上调表达。【结论】Aa4hnr和Aa3hnr对梨果黑斑病菌侵染具有一定的调控作用。     

微管骨架在植物适应低温胁迫中的功能研究进展

植物细胞骨架对低温胁迫的响应是近年来研究的一个活跃的前沿领域。本文综述了该领域研究的进展情况和发展趋势:植物微管骨架的结构和功能的简介,低温诱导植物细胞微管骨架稳定性的变化;并对微管骨架在冷信号传导中的作用进行了探讨。