一个马铃薯种质资源圃致病疫霉群体的分析

由致病疫霉Phytophthora infestans引起的晚疫病是马铃薯生产上最严重的病害之一,认识其群体结构特征,可为晚疫病防控策略的制定以及抗病品种的合理布局提供指导。对2009年采自宁夏一个种植有93个品种(品系)的马铃薯种质资源圃的致病疫霉进行了交配型、致病型和线粒体DNA单倍型分析,结果表明,116个致病疫霉菌株中存在A1、A2和自育型3种交配型,发生频率分别为24.1%、57.8%和18.1%,A2交配型为优势类型;对其中43个菌株的致病型进行测试,检测到两种致病类型:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11和3.4.10,发生频率分别为95.3%和4.7%,可克服所有11个抗病基因的1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11类型占绝对优势;对62个菌株的线粒体DNA单倍型进行分析,检测到Ia和IIa两种类型,发生频率分别为74.2%和25.8%。综合表型和基因型数据分析发现,该马铃薯种质资源圃中致病疫霉群体致病型单一,但致病型毒力因子高度复合;线粒体DNA分析表明,该马铃薯种质资源圃引入了遗传背景较为复杂的致病疫霉"新"群体。     

陕西省烟草灰霉病病原及云芝多糖对其防治研究

采用形态学观察和分子鉴定方法对2011年在陕西省发生的一种烟草未知病害的病原菌进行鉴定。从病叶组织分离纯化得到病原菌,通过致病性测定以及人工接种后再分离病菌,证明编号LJL007的菌株为该病的致病菌。依据病原菌的形态学和培养特征,将菌株LJL007鉴定为灰葡萄孢Botrytis cinerea Pers.,其有性型为富氏葡萄孢盘菌Botryotinia fuckeliana Whetzel。通过核糖体DNAITS序列分析,分离菌株LJL007序列(登录号:HM17900)与富氏葡萄孢盘菌序列(登录号:HM849615)同源性达100%,进一步证明该病原菌是灰葡萄孢Botrytis cinerea。云芝多糖在离体条件下,对灰葡萄孢的菌丝生长和孢子萌发均无直接抑制作用。云芝多糖对烟草灰霉病有较好预防保护作用,其预防效果可达56.29%。云芝多糖可显著提高烟草体内几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶活性,其活性峰值分别比对照提高56.89%和429.83%,说明云芝多糖可诱导植物产生抗病性。     

苹果树腐烂病菌非核糖体多肽合成酶基因VmNRPS12的功能

【目的】非核糖体多肽合成酶(NRPS)在植物病原真菌与其寄主互作过程中发挥着重要作用,明确Vm NRPS12基因在苹果树腐烂病菌致病过程中的功能,将为今后深入研究苹果树腐烂病菌NRPS作用机制提供理论依据。【方法】基于苹果树腐烂病菌全基因组数据,得到VmNRPS12基因。运用qRT-PCR技术分析VmNRPS12在侵染初期的表达水平,利用Double-joint PCR和PEG介导的原生质体转化获得该基因抗潮霉素的突变体,对突变体进行PCR检测及Southern blot验证得到敲除突变体,进一步通过重新导入该基因全长片段获得互补突变体,最后对野生型、敲除突变体和互补突变体进行菌落、产孢及致病力观察,对检测数据用SPSS软件进行差异显著性分析。【结果】定量分析显示该基因在侵染初期显著上调表达,且接种48 h后的表达量是对照的138.6倍。该基因的敲除突变体在营养生长及产孢方面与野生型菌株03-8相比无显著性差异,但致病力与野生型菌株03-8相比显著减弱,且互补突变体致病力近似恢复至野生型水平。【结论】VmNRPS12基因与苹果树腐烂病菌致病性相关。     

内吞体分选转运复合体 (ESCRT) 及其在包膜病毒出芽中的作用

内吞体分选转运复合体(Endosomal sorting complex required for transport,ESCRT)主要识别泛素化修饰的膜蛋白,介导内吞小泡出芽和多泡体(Multivesicular bodies,MVBs)的形成。此外,以类似的拓扑方式,ESCRT也参与胞质分裂、自体吞噬、以及包膜病毒的出芽等过程。已有的研究表明,大量的反转录病毒和RNA病毒含有晚期结构域(Late-domains),该结构域与ESCRT组分相互作用,将ESCRT-Ⅲ和VPS4等募集在病毒组装与出芽区域,并利用ESCRT-Ⅲ使病毒粒子得以释放。最近,有研究发现,一些DNA包膜病毒、如乙肝病毒、疱疹病毒和杆状病毒等的出芽释放也依赖于宿主细胞ESCRT系统,但其机理尚需深入研究。     

苹果树腐烂病菌细胞色素P450基因Vmcyp5的功能

【目的】研究表明,细胞色素P450(CYP)在死体营养型真菌的毒素合成代谢中发挥重要作用,预测可能与病原菌致病相关。论文对苹果树腐烂病菌(Valsa mali)毒素合成基因簇中的1个上调表达的CYP基因Vmcyp5进行生物学功能研究,明确CYP基因对病原菌致病力影响,为细胞色素P450基因家族对苹果树腐烂病菌致病机理的进一步研究提供依据。【方法】通过Double-joint PCR和PEG介导的原生质体转化技术获得具有G418抗性的突变体,并对突变体进行PCR检测及Southern blotting验证得到单拷贝敲除突变体。将目的基因片段重新导入敲除突变体,筛选获得互补突变体。最终对野生型菌株及敲除突变体、互补突变体进行菌落、产孢及致病力观察,利用SPSS软件对数据进行差异显著性分析,并利用q RT-PCR技术分析突变体黑色素基因簇的表达水平。【结果】通过基因敲除技术获得1个Vmcyp5基因的敲除突变体。与野生型菌株相比,Vmcyp5基因的敲除突变体菌落呈白色,产孢量减少51.3%。q RT-PCR分析发现敲除突变体黑色素基因簇基因表达量降低。重要的是,敲除突变体致病力较野生型菌株降低24.5%。互补突变体菌落颜色、产孢及致病力近似恢复至野生型菌株水平。【结论】Vmcyp5基因与病原菌黑色素合成、子实体的产生和致病力相关。     

生防菌Act12铁载体合成酶Ser基因的功能

【目的】通过敲除生防菌Act12铁载体合成酶Ser基因,研究该铁载体在植物防病促生中的作用。【方法】以自杀型质粒p KC1132作为基本载体,两侧为Ser基因上下游片段作为同源交换臂,两个同源臂之间为卡那霉素抗性基因,构建重组质粒p CT12;借助接合转移技术,将该质粒导入Act12,筛选突变株并进行PCR验证;研究Ser基因缺失突变体和野生型菌株Act12在生长速率、铁载体产量、甜瓜种子促生、抗苹果轮纹病菌(Macrophoma kawatsukai)等方面的差异。【结果】经PCR验证及测序均证实Ser基因缺失突变体构建成功。Ser基因突变后,铁载体合成量明显减少,抑制甜瓜种子的萌发及生长,对苹果轮纹病菌拮抗作用降低。【结论】生防菌Act12 Ser合成酶基因参与控制合成的铁载体在对甜瓜种子促生作用和拮抗苹果轮纹病菌中发挥一定作用,为进一步研究Act12防病促生机制奠定基础。     

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。     

植物激素调控丛枝菌根发育的作用机制研究进展

丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza，AM）是土壤中AM真菌和绝大多数维管植物根系长期进化过程中相互识别、相互作用形成的互利共生体。AM的发育与功能效应依赖AM真菌-寄主植物之间精准的“分子对话”，同时受到环境条件特别是土壤养分水平、干旱和盐渍化的制约。植物激素作为低浓度的小分子有机物，是参与调控AM共生过程的重要信号分子。其中，主要有9种植物激素参与AM发育过程且分工各有不同：独脚金内酯（strigolactones，SLs）参与AM真菌-寄主植物之间最初的共生识别，脱落酸（abscisic acid，ABA）和油菜素内酯（brassinosteroid，BR）促进前期的菌丝入侵，但水杨酸（salicylic acid，SA）和乙烯（ethylene，ET）抑制前期的菌丝入侵，生长素（auxin，Aux）、ABA和BR促进随后的丛枝形成而ET和赤霉素（gibberellin，GA）的作用则相反，茉莉酸（jasmonic acid，JA）对菌丝入侵与丛枝形成均可能存在正调控或负调控作用。目前细胞分裂素（cytokinin，CTK）在AM发育中的作用尚不明确。更为复杂的是，通常植物激素信号之间的交叉互作决定AM的发育进程。本文针对AM发育过程总结了不同植物激素的调控作用特点和不同植物激素信号之间的互作（协同或拮抗），以及胁迫条件下不同植物激素信号的可能调控机制。深入研究和系统阐明植物激素调控AM真菌-寄主植物共生的生理/分子机制，将有助于促进生物共生学理论研究及菌根技术的应用。     

条形柄锈菌34号生理小种的分子标记

条形柄锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici 34号生理小种(CYR34)是目前我国毒性谱最宽、毒性最强的生理小种,对小麦生产和抗病品种选育造成了极大的影响。本研究采用RAPD-SCAR分子标记技术,从300条RAPD随机引物中筛选到CYR34的特异引物,通过特异性片段回收、克隆和测序(GenBank登录号为OL907303),依据序列设计出了S2008F34/S2008R34特异性引物,能够从CYR34及接种CYR34的小麦发病叶片总DNA中都扩增出417 bp的目标片段。采用该特异性引物检测2021年陕西渭南、咸阳和宝鸡地区小麦条锈菌CYR34的流行频率分别为8.6%、6.0%和10.8%。该项研究为小麦条锈菌CYR34号生理小种的快速检测提供了技术支撑。     

梨小食心虫普通气味受体基因GmolOR20的克隆及表达分析

【目的】通过克隆梨小食心虫Grapholita molesta触角中的普通气味受体(odorant receptor, OR)OR20基因,明确其在不同发育期及成虫不同组织中的表达特征,为进一步研究其功能提供理论依据。【方法】根据梨小食心虫雌虫触角转录组数据,利用RT-PCR克隆梨小食心虫OR20基因的完整开放阅读框;采用qRT-PCR检测该基因在不同发育期(卵、1-5龄幼虫、蛹和雌雄成虫)、成虫不同组织(触角、去除触角的头、胸、腹、足、翅)以及不同日龄(1, 3, 5和7日龄)成虫触角中的表达量。【结果】克隆获得梨小食心虫GmolOR20基因cDNA序列(GenBank登录号:MH898864)。该基因完整开放阅读框为1 284 bp,编码427个氨基酸,预测蛋白分子量为49.83 kD,理论等电点为8.57,具有7个跨膜结构域。序列比对和系统进化树结果表明,梨小食心虫GmolOR20与苹果蠹蛾Cydia pomonella CpomOR15和豆荚小卷蛾Cydia nigricana CnigOR15亲缘关系较近,氨基酸序列一致性分别为87%和84%。发育表达模式结果显示,GmolOR20在不同发育时期均有表达,雌雄成虫中的表达量显著高于其他发育期的表达量(P<0.05),但雌、雄虫间的表达量差异不显著。组织表达模式结果表明,GmolOR20主要在成虫触角中高丰度表达,且雌虫触角中的表达量极显著高于雄虫触角中的表达量(P<0.01);GmolOR20在不同日龄成虫的触角中均有表达,且在1和3日龄成虫触角中的表达水平显著高于其他日龄(P<0.05)。【结论】根据GmolOR20基因的表达谱分析结果,推测GmolOR20可能参与梨小食心虫对植物挥发物和性信息素的识别。