小麦赤霉病原菌拮抗菌Bacillus amyloliquefaciens 7M1产抗菌素的研究

【目的】从小麦根际土壤分离鉴定一株赤霉病拮抗菌,对该菌产的抗菌素进行生物学性质研究、种类鉴定和抑菌实验。【方法】利用牛津杯法和光照培养箱实验对其抑菌活性进行测定,通过16S r RNA基因序列分析对目标菌株的种属进行初步鉴定,根据抗菌素相关基因进行PCR扩增和测序,利用在线软件Pro Param tool和TMHMM对编码蛋白进行生物信息学分析。【结果】7M1菌体和抗菌素对禾谷镰刀菌的抑菌圈直径分别为16.33±0.13 mm和15.43±0.21 mm,16S r RNA基因序列分析结果显示其为芽孢杆菌,并与解淀粉芽孢杆菌具有较近的亲缘关系,菌株7M1抗菌素对小麦赤霉病的温室防治效果为76.41%,而且热稳定性好,可被蛋白酶K、胰蛋白酶、胃蛋白酶降解,在p H 5.0-10.0有较好的抑菌活性,但是紫外线辐射会降低其抑菌活性。菌株7M1含有bac AB、itu C、bam D 3种基因,通过与Gen Bank中相关的抗菌素基因进行比对,发现其编码的氨基酸序列与Gen Bank库中的芽孢杆菌溶素、伊枯草菌素和杆菌抗霉素D等抗菌素的相似性达到99%。bac AB编码蛋白和itu C编码蛋白是稳定蛋白,bam D编码蛋白是不稳定蛋白,此外,3种基因的编码产物不具有明显的跨膜结构。【结论】从该菌发酵液提取的抗菌素有很好的抗禾谷镰刀菌活性而且性质稳定,因而在小麦赤霉病的生物防治中具有潜在的应用价值。     

抗脱氧雪腐镰刀菌烯醇单克隆抗体的制备

[目的]小麦赤霉病菌产生的毒素不仅在病害发展过程中具有加重赤霉病的作用,而且污染谷物导致严重的食用安全性问题.由于赤霉病的普遍发生,有必要建立快速、灵敏、有效的毒素检测方法,本试验旨在制备可用于检测被脱氧雪腐镰刀菌烯醇污染的粮谷类特异性单克隆抗体.[方法]本实验首先将脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的衍生物3-半琥珀酰-脱氧雪腐镰刀菌烯醇(3-HS-DON-OVA)与卵清蛋白(OVA)采用碳化二亚胺法进行偶联得到人工抗原,以此人工抗原免疫BALB/C小鼠,取该鼠脾细胞与SP2/O鼠骨髓瘤细胞融合,经筛选和克隆,得到了1株能稳定分泌DON抗体的单克隆细胞株(382),并制备单克隆抗体腹水.[结果]经检测382的抗体类型及亚类均为IgG1,其轻链为κ链.腹水通过间接酶联免疫吸附测定效价在1×10-7以上.该单克隆抗体与脱氧雪腐镰刀菌烯醇特异性结合反应的50%抑制质量浓度为29 μg/L,除与3-acetyldeoxynivalenol(3-Ac-DON)的交叉反应率为78.38%,与其他脱氧雪腐镰刀菌烯醇结构类似物无交叉反应.[结论]本实验所制备的单克隆抗体有较高的灵敏度和特异性,具有较好的应用价值.     

单端孢霉烯族毒素的产生及分子调控机制

禾谷镰刀菌复合种(Fusarium graminearum species complex,FGSC)引起的赤霉病是小麦生产上危害最为严重的病害之一。赤霉病除了造成减产外,感病籽粒中含有多种镰刀菌毒素,如单端孢霉烯族的呕吐毒素,可引起人畜中毒和重大疾病,给食品安全构成严重威胁。过去20年,随着禾谷镰刀菌全基因组序列的公布和遗传转化体系的成熟,禾谷镰刀菌Fusarium graminearum的功能基因组学的研究取得了较大进展,单端孢霉烯族毒素的产生、调控机制及网络研究成为热点。本文综述国内外单端孢霉烯族毒素的生物合成和分子调控机制,包括合成基因簇及决定不同产毒化学型的基因、产毒调控元件、环境因子调控产毒的分子机制,可为小麦抗赤霉病的育种提供新思路,为新型药剂的研发提供分子靶标,为赤霉病的持续防控和毒素污染的有效治理提供理论依据。     

两个与盐和赤霉病菌胁迫相关的小麦糖基转移酶基因的克隆与表达

摘要: 在植物体内, 糖基转移酶通过参与多种物质的糖基化而在植物抗逆境方面起着重要作用。为了解小麦糖基转移酶基因响应病原菌和盐胁迫的分子机制, 文章分离了两个小麦糖基转移酶基因(TaUGT1, TaUGT2)。这两个基因均编码496个氨基酸, cDNA序列相似性为90％。它们均含有一个内含子, 分别为335 bp(TaUGT1)和324 bp(TaUGT2)。序列比对分析表明, TaUGT1和TaUGT2与尿苷二磷酸葡萄糖醛酸/尿苷二磷酸葡萄糖转移酶(UDP-glucoronosyl and UDP-glucosyl transferase)基因同源性最高, 且都含有PSPG(Putative secondary plant gly-cosyltransferase)保守结构域。Real-time PCR表达分析显示, TaUGT1受赤霉病菌抑制表达, 而TaUGT2受赤霉病菌诱导表达; 在高浓度NaCl胁迫下, TaUGT1和TaUGT2的相对表达量分别为对照的2.87及4.56倍, 差异达到极显著水平。以上结果表明, TaUGT2可能与小麦赤霉病抗性有关, 而TaUGT1和TaUGT2可能共同参与了小麦对盐胁迫的响应。     

抑制差减杂交分离赤霉病菌诱导的小麦特异表达基因

为了全面探索小麦赤霉病抗性机理,以抗赤霉病小麦品种‘苏麦3号’及其感病的近等基因系(Hwo4)为实验材料,构建了一个‘苏麦3号’受赤霉病菌诱导表达的正向差减杂交文库。随机选取了141个阳性克隆测序,共获得133条通读EST。将获得的EST去除载体及接头序列后,利用CAP3软件进行聚类分析,133条EST被聚成90个序列重叠群(contigs),片段大小介于106~643 bp间,平均长度为274 bp。利用NCBI的Blastx软件对序列进行蛋白序列同源性比对,结果显示76条序列在蛋白数据库中可以找到同源序列,功能涉及能量代谢、物质代谢、疾病/防御、转录及细胞结构等。其中以能量及物质代谢相关的基因数量最多,分别占总EST的21.1%及17.1%;其次是与抗病及防御反应有关的EST,数量占总EST的15.8%。进一步的分析表明与抗病及防御相关的EST功能主要涉及抗氧化、细胞解毒及相关物质的代谢。     

DON生物合成的亚细胞定位和精准外排研究进展

单端孢霉烯B族毒素脱氧雪腐镰刀烯醇（deoxinivalenol, DON）是产毒镰刀菌在侵染小麦等作物过程中的一类重要的致病因子,可以帮助产毒镰刀菌在麦穗间扩展。DON会抑制蛋白质合成,对动物、微生物和寄主具有毒性（cytotoxicity and phytotoxicity）,然而产毒镰刀菌自身借助何种保护机制免受DON毒害目前研究甚少。DON毒害机制的研究对于镰刀菌毒素的持续防控和粮食安全、人民生命健康保障具有重要意义。综述了产毒镰刀菌DON合成解毒机制的最新研究进展,主要包括DON合成的亚细胞定位、合成基因簇内的外排蛋白和解毒基因作用方式,以期为有针对性地破解其解毒机制,设计研发高效靶向控毒技术的相关研究提供参考。