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。     

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。     

紫外长期胁迫对高世代麦长管蚜生命表参数的影响

为了评估紫外连续处理对第20代以后麦长管蚜Sitobion avenae (Fabricius)种群动态的影响,采用特定年龄生命表方法,设置不同强度(0,0.50,0.70 m W/cm2) UV-B连续多代处理麦长管蚜成虫,统计经紫外处理后的麦长管蚜第22代,第27代,第32代,第37代麦长管蚜生命表种群参数的变化并总结了1—37代麦长管蚜内禀增长率的变化规律。结果表明:(1)处理组供试麦长管蚜平均世代周期(T)呈先显著升高后下降的趋势。(2)低强度处理组内禀增长率(rm)、净增殖率(R0)、周限增长率(λ)均呈先升高后下降又升高的趋势,高强度处理组供试麦长管蚜内禀增长率(rm)、净增殖率(R0)、周限增长率(λ)呈先下降后显著升高的的趋势,且均在G37达到最大值。(3) 1—37代处理组麦长管蚜rm呈现先显著增高后下降又升高又下降又显著升高的变化规律,且均在G37达到最大值。由此可见:麦长管蚜经过多代的UV-B胁迫后,对其生命表参数的影响依然显著,在G37麦长管蚜对紫外的适应能力最强。本研究的创新点在于解析了第22代以后紫外胁迫对麦长管蚜种群动态的影响,从而为全面深入的阐述紫外胁迫对麦长管蚜生长繁殖的影响规律,掌握不同紫外胁迫下的剂量效应关系及麦长管蚜的适应性提供实验基础和理论依据。     

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。     

雷公藤的杀虫作用研究与应用

卫矛科植物雷公藤(Tripterygium wilfordli Hook)是我国著名的杀虫植物。文章对雷公藤的杀虫活性、主要有效成分、作用机理及田间药效4个方面的研究与应用进行综述。雷公藤对多种昆虫有毒杀、拒食、麻醉、生长发育抑制和种群抑制作用;雷公藤定碱、雷公藤次碱、雷公藤春碱、雷公藤吉碱、雷公藤嗪碱、雷公藤新碱和雷公藤甲素、雷公藤内酯酮是其主要杀虫活性成分;雷公藤生物碱作用于昆虫的神经系统和中肠肠壁细胞,Na+,K+-ATP酶可能是雷公藤甲素的靶标之一;雷公藤还具有较好的田间防效。最后,对雷公藤作为杀虫植物资源的开发利用前景和今后的研究方向作了展望。     

共生菌Serratia symbiotica对豌豆蚜发育和繁殖的影响

【目的】明确抗生素处理对豌豆蚜Acyrthosiphon pisum专性共生菌的影响,探究共生菌Serratia symbiotica对豌豆蚜生长发育和繁殖的影响。【方法】诊断PCR检测试验所用绿色豌豆蚜成蚜中的兼性共生菌类型;通过注射和饲喂抗生素去除兼性共生菌,建立不含兼性共生菌的豌豆蚜品系;定量PCR检测含有和不含S.symbiotica的豌豆蚜成蚜中专性共生菌Buchnera aphidicola的特异性基因片段的拷贝数;记录含有和不含S.symbiotica的豌豆蚜体重、蜕皮率、死亡率和繁殖力。【结果】试验所用豌豆蚜成蚜中仅含有1种兼性共生菌S.symbiotica。使用注射抗生素的方法能够去除豌豆蚜成蚜中的兼性共生菌S.symbiotica,并且对豌豆蚜中专性共生菌B.aphidicola的含量没有影响。与含有兼性共生菌S.symbiotica的豌豆蚜成蚜相比,不含兼性共生菌的豌豆蚜体重增长缓慢,在出生后9 d时体重不到含有S.symbiotica的豌豆蚜成蚜体重的1/3;不含兼性共生菌S.symbiotica的豌豆蚜1龄若蚜历期延长、死亡率升高,且平均每头成蚜所产后代数降低...     

贝莱斯芽孢杆菌RJW-5-5的分离鉴定及细菌素、抗菌肽基因簇挖掘

【背景】化学防治污染日益严重,作物抗性、农药残留、病害再生现象越来越普遍,因此筛选新型生防菌株及研究其抗菌物质已成为热点。【目的】筛选出一株对禾旋孢腔菌等植物病原菌具有生防功能的贝莱斯芽孢杆菌,挖掘其调控合成细菌素、抗菌肽(RiPPs)的基因簇。【方法】通过分离筛选、对峙培养等方法筛选出菌株,通过全细胞脂肪酸和Biolog分析法以及分子生物学方法进行菌株鉴定。利用Illumina NovaSeq 6000平台进行全基因组序列测定,通过BAGEL4挖掘潜在的细菌素、RiPPs基因簇及潜在的作用机制。【结果】菌株RJW-5-5对禾旋孢腔菌的抑制效果最好,抑制率可达78.4%,对疫霉菌、菊池链格孢等病原菌均有较好的抑制作用,利用NCBI网站的BLAST功能对所测的16S rRNA基因和rpoB基因序列进行同源性分析,鉴定菌株RJW-5-5为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)。BAGEL4分析菌株RJW-5-5全基因组序列含有合成Lasso_peptide、Cerecidin、Sactipeptides以及Propionicin_SM1的基因簇,其中Propionicin_SM1为首次在芽孢杆菌属中发现,能够合成双功能蛋白TrpGD、二硫还原酶、2-氧戊二酸脱氢酶E1组分等。【结论】菌株RJW-5-5能够抑制多种农作物病害,具有多种羊毛硫抗生素、套索肽、细菌素等抗菌肽基因簇,具有广阔的发展前景及应用潜力。     

基于线粒体基因组的华蝉族系统发育地位研究(半翅目: 蝉科)(英文)

【目的】本研究旨在明确无鼓膜发音器的华蝉族(Sinosenini)昆虫在蝉总科(Cicadoidea)的系统发育地位。【方法】依据在陕西宁陕采集的合哑蝉Karenia caelatata成虫标本,对华蝉族的合哑蝉K. caelatata线粒体基因组进行测序、注释和生物信息学分析;并与蝉总科其他类群的线粒体基因组进行了比较,然后利用最大似然法(ML)和贝叶斯法(BI)分别构建了蝉总科分子系统发育树。【结果】合哑蝉线粒体基因组长14 960 bp (GenBank登录号: MN922304),其基因组成、蛋白编码基因的核苷酸组成和密码子使用等,与蝉总科其他类群具相似特征。核苷酸多样性分析表明,atp8, nad6和nad2为易变基因,而cox1比较保守。非同义替换率和同义替换率比表明,蝉总科昆虫线粒体基因组进化处于高水平的纯化选择下。系统发育分析结果支持蝉次目(Cicadomorpha)的单系性,该次目3个总科的关系为：角蝉总科Membraciodea+(蝉总科Cicadoidea+沫蝉总科Cercopodidea)。无鼓膜发音器的哑蝉属与蝉亚科(Cicadinae)的蜩蝉族(Dundubiini)相关类群聚在一起,且与寒蝉属Meimuna关系最近;黑蝉族(Cicadatrini)的草蝉属Mogannia和音蝉属Vagitanus则与姬蝉亚科(Cicadettinae)相关类群聚在一起;日宁蝉属Yezoterpnosia并非一个单系群。【结论】华蝉族应从姬蝉亚科转移至蝉亚科并与蜩蝉族(Dundubiini)合并,而黑蝉族应从蝉亚科转移至姬蝉亚科。研究结果为进一步解析具有不同发声机制的蝉科昆虫系统演化提供了新信息。