芸薹生链格孢致病缺陷突变体的筛选及初步分析

芸薹生链格孢(Alternaria brassicicola (Schwein.) Wiltshire)引起的黑斑病是十字花科蔬菜生产上的重要病害之一,在全球主产区都有报道。目前关于该病菌的致病机理的研究还较少。因此,查找和鉴定芸薹生链格孢致病相关基因,不仅有助于认识该类病原真菌致病的分子机制,还有助于发现病害防治新靶标。本研究从本实验室已构建的芸薹生链格孢转化子库中筛选得到了7株致病性缺陷的突变菌株。进一步利用Hi TAIL-PCR技术对插入位点的侧翼序列进行了扩增,并通过生物学分析方法进行了初步分析。相关研究结果将有助于对芸薹生链格孢致病机理的认识,为发现病害防治新靶标提供理论基础。     

尖镰孢古巴专化型Focr4-1701突变体的生物学表型研究

由尖镰孢古巴专化型(Fusarium oxysporum f.sp.cubense,Foc)引起的香蕉枯萎病是香蕉生产中的毁灭性病害之一。Foc有4个小种,其中4号小种(Focr4)因其寄主范围广且无高抗病性的香蕉品种,对香蕉产业的危害最大,其致病机制至今尚不清楚。为研究其致病机制,本文对Focr4野生型菌株(Focr4-193-6)、因其T-DNA插入导致致病性严重减弱的突变体Focr4-1701、T-DNA插入标签基因敲除子△Focr4-1701及敲除基因互补子△Focr4-1701-cp-1为材料,从致病性测定、玻璃纸穿透试验、孢子形态观察、产孢量与孢子萌发率测定、粗毒素测定等方面对其与致病性相关的生物学表型进行了测定。结果表明:T-DNA插入突变体Focr4-1701和基因敲除突变体△Focr4-1701接种后的香蕉植株叶片没有表现发病症状,敲除基因互补菌株与野生型菌株一样表现出发病症状;T-DNA插入突变体和基因敲除突变体不能穿透玻璃纸生长,T-DNA插入突变体及基因敲除突变体在产孢量、孢子萌发率和产毒素能力上均极显著低于野生型菌株及互补菌株。这些表型性状差异说明Focr4-1701致病性严重减弱可能是T-DNA插入位点标签基因失活后导致了菌丝体侵染能力下降及产毒素能力降低造成的。     

冠突曲霉产孢相关基因的克隆及功能分析

为探究冠突曲霉有性产孢调控的相关机制,从已构建的T-DNA随机插入突变体库中选取有性产孢突变株,采用Southern杂交鉴定T-DNA为单拷贝插入,并用Tail-PCR技术扩增获得T-DNA插入位点侧翼序列,分离获得突变基因。序列分析表明,该基因位于冠突曲霉基因组scaffold 7上,开放阅读框2 511 bp,含有4个内含子,预测编码666个氨基酸,含有NDT80_Pho G蛋白质超级家族保守结构域。BLASTp结果表明,该预测蛋白与Eurotium rubrum p53-like转录因子(EYE95652.1)相似性最高,identity=89%。显微观察发现T-DNA的插入影响了有性产孢结构的发育。本实验为进一步研究该基因在有性产孢过程中的分子功能及可能参与的调控途径奠定基础。     

PEG介导原生质体转化构建链格孢荧光菌株及其侵染苹果花器特性

由链格孢侵染引起的苹果霉心病是一种普遍发生的苹果果实病害。该病菌从侵染到发病的周期较长,对其侵染规律较难开展研究,若借助荧光标记则有望有效解决这些问题。本研究基于PEG介导的菌丝体原生质体转化,将带有GFP基因的外源DNA随机插入链格孢菌基因组中,共获得150个转化子。选取菌落形态、生长速率、致病力均未受影响的转化子NC-1,在田间盛花期接种苹果花组织。48h后花瓣、花柱、花药和花丝发生褐变,出现水渍状病斑,4d后发病严重的花干枯脱落,20d后感病幼果霉变脱落,发病部位菌丝体在荧光显微镜下呈现明显的绿色荧光。试验结果表明,作者成功构建了PEG介导的链格孢菌丝体原生质体遗传转化体系,且获得的链格孢荧光菌株NC-1可用于田间侵染规律的研究。     

灰葡萄孢分生孢子产生相关基因的克隆及功能分析

[目的]克隆灰葡萄孢分生孢子产生相关基因,并研究其功能,为进一步研究灰葡萄孢分生孢子产生机理和灰葡萄孢侵染及致病机理奠定基础.[方法]通过筛选灰葡萄孢ATMT突变体库,获得一株不能产生分生孢子的突变菌株BCt78,采用PCR和Southern Blotting技术,对突变菌株BCt78进行分子鉴定.利用TAIL-PCR技术获得T-DNA插入位点的侧翼序列;将所获得侧翼序列与灰葡萄孢基因组数据库中的已知基因序列进行BLAST分析,推测出T-DNA的插入位点;通过PCR进一步验证T-DNA的插入位点,利用RT-PCR技术确定突变基因;最后对突变菌株的菌落形态、生长速度、胞壁降解酶活力、粗毒素的生物活性、对番茄叶片的致病能力及部分致病相关基因的表达情况进行研究.[结果]TAIL-PCR结果证实T-DNA插入到灰葡萄孢BCIG 12707.1基因的ATG起始密码子区;RT-PCR结果证实突变基因为BCIG_12707.1,该基因DNA全长为135 bp,编码一个44个氨基酸的假定蛋白(Hypothetical protein).突变菌株在PDA培养基上菌落呈灰白色,生长速度减慢,不能产生分生孢子及菌核;对番茄叶片的致病性增强,且胞壁降解酶(PG、PMG和Cx)活力增强;突变菌株中参与细胞壁降解的角质酶基因cutA和多聚半乳糖醛酸酶基因Bepg1,信号转导途径基因(PKA1、PKA2、Bac、Bmp3),产毒素基因BcBOT2(Sesquiterpene synthase),漆酶基因Lac1,跨膜蛋白基因Btp1表达都增强.[结论]BC1G_ 12707.1基因在灰葡萄孢分生孢子产生、菌核形成及致病力等方面起重要作用.     

甘蔗梢腐病串珠镰孢菌T-DNA插入突变体的构建及其鉴定分析

甘蔗梢腐病是世界范围内重要的经济作物真菌性病害,其病原真菌为串珠镰孢菌(F.moniliforme)。通过农杆菌介导的遗传转化构建了串珠镰孢菌(菌株CNO-1)的突变体库,并通过Hi TAIL-PCR和菌落形态对突变体库进行鉴定。结果构建了库容量为956的CNO-1突变体库。从CNO-1突变体库中随机挑选6个转化子,进行PCR鉴定,结果均为阳性。CNO-1突变体库中,筛选出生长速度减慢突变体22个,色素变异突变体1个;对47株突变体进行Hi TAIL-PCR,扩增插入位点侧翼序列,得到有效序列22条,BLAST结果显示,T-DNA的22个插入位点分布在CNO-1的15条基因组scaffold上;生长速度减慢突变体的插入失活基因分别与细胞分裂、DNA修复、△12脂肪酸脱氢酶、E3泛素连接酶等有关。     

灰葡萄孢侵染垫缺失突变体的筛选及其相关生物学特性的研究

【目的】从农杆菌介导获得的灰葡萄孢RoseBC-3的突变体库中筛选侵染垫缺失突变体菌株,并明确其相关生物学特性。【方法】将菌株接种于洋葱表皮,利用棉兰染色观察侵染垫形成情况,筛选得到一个侵染垫缺失突变体(AT19)。采用形态学方法、离体叶片接种法、钌红染色法、小麦种子幼芽生长抑制法分别对该菌株的菌落培养性状、侵染垫产生情况、致病力、产果胶酶能力以及产植物毒性代谢产物能力进行测定。【结果】筛选灰葡萄孢突变体168株,根据侵染垫形成可分为三类：快速形成侵染垫型(158株)、缓慢形成侵染垫型(9株)和侵染垫形成缺陷型(1株,AT19)。AT19在接种洋葱120 h后依然无法形成成熟侵染垫。该菌株生长较为缓慢,菌落扩展均匀,可以产生分生孢子,对烟草、草莓、蚕豆和豌豆叶片均不能致病,可以产生果胶酶和植物代谢毒性物质。【结论】突变体菌株AT19可以产生果胶酶和植物代谢毒性物质,其致病力缺失与侵染垫产生缺陷相关。研究结果为了解灰葡萄孢侵染垫形成分子机制提供基础材料。     

M60家族肽酶参与调控蜡质芽胞杆菌AR156防治南方根结线虫病的作用机制

【背景】南方根结线虫(Meloidogyne incognita)寄主范围广泛,能侵染茄科、豆科、葫芦科等蔬菜,对世界农业生产造成了严重危害,每年造成的损失可高达数百亿美元。蜡质芽胞杆菌(Bacillus cereus) AR156是一种革兰氏阳性杆状细菌,对于南方根结线虫引起的土传病害有较好的防治效果,并且已经完成了全基因组测序。【目的】了解AR156对南方根结线虫的生防机理,寻找与生防功能相关的基因,进行遗传功能基因的分析。【方法】构建蜡质芽胞杆菌AR156 miniTn10随机插入突变体文库,通过对南方根结线虫致死率和温室防病试验进行筛选,找到与AR156生防能力相关的突变体,鉴定相关功能基因,并对产蛋白酶活性、定殖能力、生物膜形成和游动性等方面进行检测。【结果】与AR156野生型相比,转座子插入位点在M60家族肽酶的突变体BC41产蛋白酶活性下降,植物根围定殖能力减弱,生物膜形成能力和游动性受到影响,从而导致其防治南方根结线虫的能力降低。【结论】通过对生防相关功能基因的分析,初步明确M60家族肽酶在蜡质芽胞杆菌AR156防治南方根结线虫的过程中发挥重要作用。     

苹果链格孢菌与寄主叶片互作的超微结构研究

以苹果杂交组合(‘华脆’ב金冠’)F1代杂种实生苗群体易感病株系为材料,通过扫描电镜、透射电镜等观察方法,对苹果链格孢菌与寄主叶片互作过程进行了细胞学观察,分析苹果链格孢菌侵染寄主的动态过程和变化规律,以揭示苹果病害发生机制。结果表明,苹果链格孢菌侵染寄主叶片时,多数在表皮分枝扩展,很少通过气孔器或其他方式入侵细胞内部。互作后期,寄主叶细胞内叶绿体和质膜变化显著,多数细胞器降解,表明病原菌已分泌AM毒素作用于寄主。     

脱落酸对丛枝菌根真菌侵染和产孢的调控效应研究

【目的】揭示脱落酸(ABA)对丛枝菌根(AM)真菌侵染和产孢的影响,建立利用外源ABA促进孢子产量的高效菌剂扩繁方法。【方法】利用番茄毛状根和AM真菌Rhizophagus irregularis DAOM 197198建立双重培养体系,通过外源施用ABA、赤霉素(GA)或者使用ABA、GA的缺陷突变体,染色观察菌根侵染,荧光定量PCR测定丛枝发育和脂质合成运输相关基因的表达,统计丛枝和孢子的数量,从而揭示ABA对AM真菌侵染和产孢的影响。【结果】ABA缺陷突变体not中的F%(侵染频率)、a%(丛枝丰度)、丛枝数量,以及丛枝发育特异性相关基因EXO70A1-like (LOC101253481)、脂质合成运输相关基因RAM2和STR2的表达均显著低于其野生型MT;外源施用ABA显著促进了F%、M%(侵染强度)、丛枝数量、孢子产量,以及脂质合成运输相关基因RAM2和STR2的表达,外源添加ABA处理的孢子产量约为不添加处理的4.5倍;外源GA处理极显著抑制了菌根侵染的所有指标和孢子产量;GA缺陷突变体gib3与其野生型MM的AM真菌侵染之间没有显著差异,但gib3的孢子产量显著高于MM...     

脉孢菌lca-1基因调控无性产孢及类胡萝卜素的合成

类胡萝卜素是很多生物细胞内重要的抗氧化剂,具有保护细胞免受紫外线伤害的功能。粗糙脉孢菌是少数几个类胡萝卜素合成基因比较清楚的真菌之一,为了深入了解该菌类胡萝卜素合成调控机制,通过对粗糙脉孢菌基因突变体库中6,087株突变体进行筛选,新发现6个基因敲除突变体营养生长正常,但类胡萝卜素的合成降低,其中表型较好的1个突变体,其无性产孢量与类胡萝卜素合成量均明显降低。鉴定发现该突变体所缺失的基因编码一种依赖ATP的染色体重建复合体的ATP酶链ISW1,将该基因命名为lca-1。进一步测定发现lca-1基因的突变导     

粗糙脉孢菌无性产孢过程中增量表达基因的功能分析

无性产孢是丝状真菌主要的繁殖方式,也是病原真菌传播的基础。为了全面分析丝状真菌无性产孢的调控机制,我们以粗糙脉孢菌为模式菌株,利用RNA‐seq比较了诱导无性产孢前后的转录组变化。对诱导前后差异表达基因的聚类分析发现,无性产孢诱导主要影响氧化还原过程与代谢过程,与ROS(reactive oxygen species)相关的基因差异表达明显,无性产孢诱导阶段伴随ROS的升高。同时,与产孢相关的基因(包括调控基因和结构基因)出现特异性表达。为揭示其他诱导表达基因在无性产孢中的功能,我们对这些基因缺失突变体的无性产孢表型进行了分析,新发现6个正向影响无性产孢的基因[NCU09792、NCU05159、NCU06112、NCU05079、NCU00461、NCU07521(fwd‐2)]。这6个基因在无性产孢过程中增量表达,相应的基因突变体无性产孢量与野生菌株相比有明显降低,说明它们对无性产孢具有正调控作用。以上结果进一步加深了我们对粗糙脉孢菌无性产孢发育及其调控网络的认识。     

培养条件对茄链格孢产孢的影响

茄链格孢Alternaria solani在体外培养条件下不产生或产生极少量的分生孢子。研究了培养基、菌丝损伤、紫外线照射和温度变化对7个茄链格孢菌株产孢的影响,发现这些处理方法对供试大多数菌株的产孢都有显著影响,确立了茄链格孢大量产孢的最优条件。利用优化后的条件对160株采自不同地区的茄链格孢进行体外诱导产孢,发现120株可大量产孢,占总数的75%,产孢量为1.26×104–5.03×104个/cm2。     

球孢白僵菌T-DNA突变体库的构建及高温和高渗敏感型突变体的筛选

摘要：【目的】筛选对高温和高渗等逆境胁迫敏感的球孢白僵菌T-DNA随机插入突变体,并克隆相关基因,为研究杀虫真菌适应逆境的分子机理奠定基础。【方法】利用逆境胁迫的方法从球孢白僵菌的T-DNA随机插入突变库中筛选对高温和高渗敏感的突变体,进而利用YADE (Y-shaped adaptor dependent extension)技术克隆相关基因。【结果】筛选得到5个对高温和高渗敏感的突变体。其中2个（212和2550）对高温敏感,在32oC下生长完全受抑;其它3个突变体对高渗胁迫敏感。突变体212的分生孢     

胶孢炭疽菌热休克蛋白基因Cghsp90的RNAi突变体获得与功能分析

为揭示胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)热休克蛋白基因Cghsp90在抗逆境胁迫中的功能,利用RNAi技术结合PEG介导的原生质体转化方法,获得了Cghsp90的RNAi突变体菌株,经实时荧光定量PCR (qRT-PCR)对野生型菌株和突变体菌株间Cghsp90基因差异表达分析以及NaCl、H_2O_2、SDS、Congo Red、18℃(Cold)和33℃(Hot)等非生物胁迫条件下野生型菌株和突变体菌株的胁迫耐受性分析。通过特异性引物检测鉴定、qRT-PCR分析,获得Cghsp90的RNAi突变体pSilent-1:Cghsp90-1和pSilent-1:Cghsp90-2;与野生型菌株相比,侵染过程中Cghsp90基因的表达量显著低于野生型菌株,8个致病相关基因显著下调表达;突变体菌株的产孢量下降、分生孢子畸形、萌发率下降;在非生物胁迫条件下,突变体菌株较野生型菌株更为敏感;在胶孢炭疽菌的分生孢子中研究Cghsp90基因的形态建成与萌发,对应变逆境胁迫以及调控致病相关基因等方面发挥重要的作用。     

链格孢霉醇和链格孢霉醇单甲醚产生菌株的筛选

本文对分离自小麦、马铃薯、番茄和茄子上链格孢霉属(Alternaria)2个种(链格孢和茄链格孢)的96个菌株,用枯草杆菌生长抑制试验筛选链格孢霉醇(AOH)和链格孢霉醇单甲醚(AME)的产生菌株,有48株产生毒性作用(占所测菌株的50％)。18株产强、中毒性菌用高效液相色谱分析,有13株产AOH和AME(占所测菌株的72.2％)。链格孢的产毒素菌株率比茄链格孢低。但产毒素含量却是前者明显高于后者。其中产AOH和AME的最高含量,链格孢菌株XA-8分别为280和5140mg/kg,而茄链格孢菌株SA-10分别为95.9和94.3mg/kg。     

新生隐球菌一个新的产孢相关蛋白Srp1的鉴定与功能分析

【目的】研究产孢相关蛋白Srp1在新生隐球菌有性产孢和致病性中的作用及机理。【方法】采用基因枪转化技术构建新生隐球菌SRP1基因缺失突变体及其互补菌株,并通过小鼠致病性实验和菌株交配实验检测Srp1在新生隐球菌有性产孢和致病性中的作用。【结果】与野生型菌株相比,srp1Δ突变体小鼠致病性无差异;srp1Δ突变体能够交配并形成双核菌丝,但丧失产生担孢子的能力;初步机理分析表明srp1Δ突变体交配后其减数分裂过程被阻断,从而导致srp1Δ突变体不能产生担孢子。【结论】产孢相关蛋白Srp1不影响新生隐球菌的致病性,但可通过调控减数分裂过程影响新生隐球菌的有性生殖。     

链格孢菌毒素对莱茵藻光合电子传递的抑制及其作用位点

以野生型莱茵藻和其抗除草剂突变体为材料,检测链格孢菌毒素在光合电子传递链上的作用位点和模式的结果表明,此种毒素抑制Q_A至Q_B的电子传递,是光系统Ⅱ抑制剂,其作用模式类似于苯酚类型的除草剂。     

有害疣孢霉Hypomyces perniciosus遗传转化体系的建立及其突变体库的构建

有害疣孢霉Hypomyces perniciosus是引起双孢蘑菇Agaricus bisporus湿泡病的病原真菌,目前其致病分子机理尚不清楚,而高效稳定的遗传转化体系和突变体库构建是挖掘和研究病原菌致病基因的基础和有效手段。因此,本实验以高致病力的有害疣孢霉菌株WH001为研究对象,采用冻融法将双元载体pBHt1转入农杆菌AGL-1中,建立并优化根癌农杆菌介导的遗传转化体系,并利用其构建T-DNA插入突变体库。结果表明有害疣孢霉菌株WH001的潮霉素（Hygromycin,Hyg）耐受浓度为250ng/L,当农杆菌侵染液浓度OD₆₀₀=1,侵染时间为30min,乙酰丁香酮（Acetosyringone,AS）浓度为1.5mg/mL,共培养时间为3d时,转化体系效率最高。然后利用该优化体系构建有害疣孢霉的突变体库,通过PCR检测和形态学鉴定获得若干表型发生改变、稳定遗传的T-DNA插入突变体,与原菌种WH001相比,突变体在菌丝形态、生长速率、色素分泌和致病力等方面发生改变。本研究为进一步挖掘有害疣孢霉未知基因功能、解析生物学性状、探讨致病分子机制奠定基础。     

生于豆科植物上的链格孢属真菌一新种

报道生于豆科植物沙冬青Ammopiptanthus mongolicus上的链格孢属真菌一新种,沙冬青链格孢Alternaria ammopiptanthi。此种不同于已从豆科植物上报道的5个长喙链格孢种（复喙链格孢A.multirostrata、决明链格孢A.cassiae、猪屎豆生链格孢A.crotalariicola、瓜尔豆链格孢A.cyamopsidis和长喙链格孢A.longirostrata）,主要是其分生孢子的长喙不分枝和孢身细瘦。研究过的模式标本（PSNXAAFS267852）保存在宁夏农林科学院植物病害标本室。