林木抗病基因工程研究进展

植物抗病性是当前植物病理学中研究的热点和难点之一。着重讨论植物抗病机制、抗病基因的转化方法及其在林木抗病基因工程中的应用情况,并对现阶段林木抗病基因工程中存在的主要问题和应用前景进行了讨论。     

非生物因素诱导马铃薯抗真菌病害研究的新进展

真菌病害是限制马铃薯生产的主要因素之一。生产中控制马铃薯真菌病害的主要手段是喷施化学杀菌剂。随着揭示植物抗病性机理的逐步深入,利用生物或非生物因子诱导植物、使其增强抗病性的研究已取得许多令人瞩目的成果,结合本研究室的一些研究工作,着重介绍了利用非生物因素诱导马铃薯抗真菌病害研究的一些新进展,同时就利用非生物因子控制马铃薯真菌病害的前景及存在问题进行了讨论。     

施硅增强水稻对纹枯病的抗性

采用水培的方法,从细胞学和生理生化方面研究了硅增强水稻对纹枯病的抗性作用。结果表明：加硅处理的水稻叶片硅化细胞和叶片表面的硅元素含量均显著高于缺硅处理（对照）：接种纹枯病菌后,加硅处理的MDA含量总体上低于缺硅处理,峰值尤为显著;加硅处理的SOD活性始终高于缺硅处理,接种后第4天加硅处理SOD活性较低时,其POD活性较高,而缺硅处理的POD活性较低,表明硅增强了SOD和POD之间的协调性;接种后硅对CAT和PAL活性没有产生明显影响,但降低了PP0活性;加硅能显著降低水稻植株的纹枯病病情指数。     

普通菜豆抗炭疽病基因鉴定与分子标记

菜豆炭疽病是世界菜豆生产中的主要病害之一,使幕豆产量和品质受到严重影响,对抗炭疽病基因的研究可以为培育抗炭疽病品种奠定基础。幕豆炭疽病病菌生理分化比较复杂,由于菜豆品种的抗病性和地域不同,菜豆炭疽菌的致病性分化不同。10个已知抗炭疽病基因中,9个基因（Co-1、Co-2、Co-3／Co-9、Co-4^2、Co-5、Co-6、Co-7、Co-10）已被确认为独立显性基因,其中Co-3／Co-9是等位基因;Co-1、Co-4和Co-9存在等位基因,co-8为隐性基因。除Co-5、Co-7和co-8三个基因还没有被定位外,其他基因被定位在不同的连锁群上。     

1-辛烯-3-醇防治采后桃果实软腐病的作用

【目的】桃果实易受匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)侵染引起软腐病,导致果实采后腐烂损失严重。目前人工合成的化学杀菌剂是控制桃果实采后病害的主要方法,但长期使用容易带来食品安全隐患、病原菌抗药性和环境污染等问题。通过研究生物源抑菌成分1-辛烯-3-醇对桃果实软腐病的控制作用,为减少化学农药使用和控制采后桃果实软腐病提供理论基础。【方法】使用1-辛烯-3-醇熏蒸接种匍枝根霉(R.stolonifer)后的桃果实,对果实抗病相关基因表达和酶活性进行测定。通过离体试验,研究1-辛烯-3-醇熏蒸对匍枝根霉(R.stolonifer)菌丝和孢子的影响。【结果】55.80μg/mL 1-辛烯-3-醇熏蒸处理可以显著降低桃果实的发病率和病斑直径(P<0.05),提高几丁质酶(chitinase,CHI)和β-1,3葡聚糖酶(β-1,3-glucanase,GLU)的活性以及病程相关基因非表达子1(nonexpressor of pathogenesis-related protein 1,NPR1)、病程相关蛋白1(pathogenesis-related protein 1,PR1)、CHI和GLU的基因表达量。离体试验结果显示,1-辛烯-3-醇可抑制平板上匍枝根霉(R.stolonifer)菌丝的生长,使菌丝体细胞结构遭到破坏,同时显著降低麦角固醇含量(P<0.05),抑制孢囊孢子的萌发和芽管伸长,并通过破坏孢子的膜结构,引起活性氧(reactive oxygen species,ROS)暴发与线粒体损伤。【结论】以上结果证实,1-辛烯-3-醇熏蒸处理不仅能直接破坏匍枝根霉(R.stolonifer)的菌丝与孢子,还可通过诱导桃果实的系统获得性抗性(systemic acquired resistance,SAR)抑制采后软腐病的蔓延。     

新疆野苹果AP2/ERF转录因子家族鉴定与响应腐烂病的表达分析北大核心CSCD

AP2/ERF转录因子家族参与了植物生长发育、抵抗胁迫以及植物激素响应等诸多生物过程,是植物中最重要的转录因子家族之一。该研究基于腐烂病菌侵染后的新疆野苹果(Malus sieversii)全长转录组,使用AP2保守结构域的隐马可夫模型PF00847,鉴定新疆野苹果的AP2/ERF家族成员。利用MEGA6、NCBI CDD-batch、MEME、EXPASY、BUSCA对MsAP2/ERF家族成员进行鉴定、分类和结构分析、理化性质和亚细胞定位分析。通过RNA-seq数据和qRT-PCR实验对差异表达的MsAP2/ERFs基因的表达水平进行分析和验证,旨在鉴定新疆野苹果中潜在具有腐烂病抗性的AP2/ERF家族基因资源。结果显示:(1)在新疆野苹果中共鉴定获得106个AP2/ERF基因,涵盖全部AP2(17个)、ERF(57个)、DREB(25个)、RAV(5个)和Soloist(2个)5个亚家族。(2)进一步的细化分类发现MsERF亚家族包括B1-B6 6个组,而MsDREB亚家族中只有A2、A4、A5、A6共4个组,缺少A1和A3组的基因成员。(3)RNA-seq表达模式分析结果表明,29个MsAP2/ERF基因在腐烂病感染过程中差异表达,其中MsERF亚家族中差异表达基因数量最多(19个)。(4)12个MsAP2/ERF代表基因的qRT-PCR结果表明:8个ERF亚家族基因均受腐烂病病菌诱导显著上调表达,其中B4类ERF成员基因(MsERF40)在腐烂病病菌侵染后5 d表达量上调表达倍数最高;4个MsDREB基因中,3个受到腐烂病病原菌诱导显著上调,1个下调表达;此外,含有TIR保守结构域的MsERF05在腐烂病病菌侵染1 d后上调表达69倍,表明ERF亚家族的MsERF40和MsERF05在新疆野苹果抗腐烂病过程中发挥重要作用。该研究结果为新疆野苹果AP2/ERF基因响应腐烂病的功能和机理研究奠定了基础。     

丛枝菌根真菌防治尖孢镰孢枯萎病的效应、机制及其应用研究进展

尖孢镰孢(Fusarium oxysporum)所引起的植物枯萎病是农业生产中广泛存在且难以防治的一种土传病害,严重影响作物的产量和品质。丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)真菌能够与大部分陆生植物形成互惠共生关系,在促进植物生长、增强宿主植物抗病性等方面具有重要作用。本文收集整理了2001-2021年期间发表的相关文献,评述了AM真菌防治尖孢镰孢枯萎病的研究进展,并分析了AM真菌菌剂组成及应用方式对病害发生情况和尖孢镰孢丰度的影响。根据AM真菌在土壤-植物连续体的空间位置及其影响范围,从土壤、根系、植株等作用层面对AM真菌增强植物抵抗尖孢镰孢的直接和间接作用机制进行总结,包括影响土壤微环境、调节植物根际微生物群落结构、与病原菌竞争生态位、强化根系机械保护屏障、促进宿主植物养分吸收和生长、诱导植物系统性抗性等。此外,综合讨论了AM真菌与其他手段联合应用防治尖孢镰孢枯萎病的应用研究进展。本文可为推进AM真菌生物防治病害相关基础与应用研究的发展提供借鉴和参考。     

假单胞菌T1-3-2的抑菌特性及其对杉木的抗病促生作用

【背景】生物防治是“基于自然的解决方案”,有利于生态文明和可持续发展,开展生物防治技术研究的基础是明确菌株的生防作用和抑菌特性。【目的】探究杉木内生菌株T1-3-2的抑菌促生特性,为研制该菌株生防菌剂、防治杉木炭疽病(Cunninghamia lanceolata anthracnose)奠定基础。【方法】通过形态学特征、生理生化特性及16S rRNA基因序列分析,确定菌株T1-3-2的分类地位;通过平板对峙、菌落径向生长抑制率和平板倒扣等方法测定细菌及其挥发性气体和次级代谢产物的抑菌作用;同时,测定其促生作用和室内防效。【结果】菌株T1-3-2与桉生假单胞菌(Pseudomonas eucalypticola)亲缘性较近,属于假单胞菌属。该菌株对分属于6个属的10株靶标菌株具有较强的拮抗作用,尤其对炭疽菌属、拟盘多毛孢属、黑孢霉属和葡萄座腔菌属的6株靶标菌株抑制率高达80%以上。室内盆栽试验显示：菌株T1-3-2用Kings Medium B液体培养基的发酵菌液对杉木炭疽病的防效可达74.20%,同时能有效改善杉木幼苗的生长状况、增加生物量。【结论】菌株T1-3-2隶属于假单胞菌属,对杉木具有良好的抗病促生作用,是一株具有开发潜力的生防菌株。     

Potential analysis of grass endophytes Neotyphodium as biocontrol agents

Many grasses in the subfamily Pooideae develop symbioses with Neotyphodium fungal endophytes, which exist widely in nature. The stably symbiotic relationship not only ensures accessible nutrients required by Neotyphodium fungal endophytes, but also significantly increases the resistance of host grasses to biological stresses through the production of secondary metabolites. Previous studies show that infected grasses with endophytic fungi have prominently enhanced resistance to pests, plant diseases, companion plants and other biological stresses. Grass endophytic fungi show remarkable resistant to at least 79 species of pests from three classes; arachnida, nematode and insecta, and to at least 22 species of pathogenic fungi. Although the biotechnological application of endophytic fungi in grass breeding for variety selection and quality improvement has progressed well, opportunities remain for further exploring the use of fungal endophytes among different host grasses coupled with the examination of genetic stability of Neotyphodium in novel host grasses. In the future application of endophytic fungi as a bio-control method, researchers should not only consider specificities of host grasses, but also need to have comprehensive analysis and knowledge about the mutual relationships among grasses, endophytic fungi and ecological environments, which will help use endophytic fungi to better serve humanity.     

转基因抗病草鱼研究进展

草鱼是我国淡水养殖的著名品种。草鱼的疾病严重阻碍着我国水产业的发展。通过分析当前国内外转基因技术培育抗病草鱼的现状,对今后转基因抗病草鱼的研究作了展望。