植物病原真菌黑色素与致病性关系的研究进展

黑色素是一类生物聚合分子的总称,不同来源的黑色素种类不同,其中报道较多的是DOPA黑色素和DHN黑色素。DOPA黑色素和DHN黑色素具有相似的理化性质但其合成底物和途径不同。DHN黑色素在植物病原直菌中广泛存在,与病原菌致病能力密切相关。病原菌侵染寄主时黑色素沉积存附着胞细胞壁的内层,防止了形成膨压的溶质渗透到细胞外,产生很大的机械压力,保证病原菌侵入寄主。结合作者的研究结果综述了黑色素的种类、性质及黑色素与病原菌致病性关系等方面的研究进展。     

植物病原真菌1,8-间苯二酚黑色素研究进展

黑色素是一种广泛分布于生物体中的酚类聚合物疏水色素,分为1,8-间苯二酚(1,8-dihydroxynaphthalene,DHN)黑色素和3,4-二羟基苯丙氨酸(3,4-dihydroxyphenylalanine,L-DOPA)黑色素两种,其中DHN黑色素多存在于子囊菌门的植物病原真菌中。基因组和转录组技术的发展及功能基因组研究的深入,使DHN黑色素合成途径上关键基因在不同病原真菌中被鉴定,而且黑色素与真菌抗逆、发育和致病的关系受到越来越多的关注。本文阐述了DHN黑色素合成途径及其在真菌抗辐射与抗极端温度中的作用,以及黑色素对真菌侵染和细胞发育的影响,旨在加深人们对黑色素介导真菌与环境和寄主协同进化的认识,这对黑色素的基础研究和开发利用具有重要意义。     

Fonsecaea monophora黑素的理化性质及其合成途径的分析研究

目的探讨Fonsecaea monophora黑素的理化性质及其合成途径。方法通过化学分析、紫外光谱、红外光谱和电子顺磁共振波谱等明确F.monophora黑素的理化性质;通过比对F.monophora菌株在基础培养基(马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基、L-DOPA PDA培养基)和含黑素抑制剂培养基(DOPA黑素抑制剂培养基、DHN黑素抑制剂培养基)的菌落生长情况,采用BioTek酶标仪EON定量分析其黑素合成,以明确F.monophora的黑素合成途径。结果 F.monophora黑素与合成L-DOPA黑素的理化性质相似;菌株在含L-DOPA培养基较PDA培养基产生更多的黑素,且在含DOPA黑素抑制剂叠氮化钠及DHN黑素抑制剂苯肽、三环唑培养基中其黑素合成均明显降低。结论 F.monophora黑素主要为LDOPA黑素,可能共同存在DOPA黑素和DHN黑素合成途径。     

黑色素形成机理、生物学功能和应用开发的研究进展

黑色素（melanin）是一类化学结构极其复杂、非均质的酚类或吲哚类物质聚合体,是自然界中最为丰富的天然色素,广泛存在于各种动物、植物和微生物中。根据合成途径和中间代谢产物的不同,黑色素主要可分为为真黑素（eumelanin）、棕黑素（pheomelanin）、异黑色素（allomelanin）三大类。其中异黑色素又包括脓黑素（pyomelanin）、1,8-二羟基萘（dihydroxynaphalene, DHN）黑色素等。基于黑色素的生化功能,它们在工业、医药、农业中都有广泛用途,是重要的生物资源。本文主要介绍天然黑色素在动植物和微生物中的合成途径、生物学功能以及有潜力的获取方法和应用前景。     

大丽轮枝菌黑色素合成相关基因与微菌核形成的关系

大丽轮枝菌是一种重要的土传植物病原真菌,以休眠结构微菌核作为初始接种体,可侵染660多种植物引致黄萎病。微菌核是致密的多细胞结构,表面附着大量的DHN黑色素。许多报道指出,在微菌核发育过程中,传统的DHN黑色素合成途径中有5种催化酶编码基因Vd PKS、Vd T4HR、Vd SCD、Vd T3HR和Vd LAC均被诱导表达,但这些基因与微菌核形成的关系目前尚无报道。本研究通过基因敲除技术,系统研究了传统DHN黑色素合成通路上这5种关键酶编码基因及一种缩链催化酶编码基因Vayg1在大丽轮枝菌黑色素合成及微菌核形成中的作用。结果表明,大丽轮枝菌DHN黑色素合成需要Vayg1基因的参与,且Vayg1和Vd T3HR基因还参与微菌核的形成过程。因此,Vayg1基因和Vd T3HR基因可作为黄萎病防治的新靶标。     

基于全基因组数据分析香菇黑色素合成途径及相关基因

香菇菌丝转色是决定栽培香菇产量和品质的关键因素之一。弄清菌丝转色过程中黑色素合成途径和关键基因对于解析香菇菌丝转色机理具有重要意义。本研究利用一组可亲和配对的香菇原生质体单核菌株SP3、SP30全基因组数据进行同源比对,对香菇黑色素合成途径进行注释并对黑色素合成关键基因进行挖掘。结果显示,香菇基因组中缺少庚烯酮水解酶基因、小柱孢酮脱水酶基因和对羟苯丙酮酸双加氧酶基因,推测香菇菌株不存在典型的DHN-黑色素和脓黑色素合成途径,但可以合成DOPA黑色素、GHB黑色素、PAP黑色素和儿茶酚黑色素。同时进一步对香菇黑色素合成中限速酶——酪氨酸酶进行生物信息学分析,研究表明香菇菌株SP3、SP30中酪氨酸酶基因编码蛋白为稳定的亲水蛋白,含有2个与酪氨酸酶催化活性相关的铜离子结构域,不含有分泌型信号肽,不含跨膜结构域且定位在细胞质。该研究结果为香菇黑色素合成遗传基础、菌丝转色机理及影响因素研究提供了重要参考。     

玉米大斑病菌小柱孢酮脱水酶基因(scd)的克隆与功能分析

根据已知植物病原真菌黑色素生物合成相关基因scd(scytalone dehydratase)氨基酸序列保守区域设计简并引物,分别以玉米大斑病菌基因组DNA和cDNA为模板,通过PCR技术获得scd基因的同源片段,利用SMART-RACE技术和3′RACE技术获得了scd的cDNA全长序列。并根据scd基因cDNA全长序列设计基因特异性引物扩增玉米大斑病菌基因组DNA获得了该基因DNA全长。通过DNA序列和cDNA序列对比分析发现scd基因编码一个180个氨基酸的开放阅读框架,DNA序列含有两个分别为50bp和78bp的内含子。生物信息学分析表明其氨基酸序列与水稻胡麻叶斑病菌的scd基因的相似性很高。DHN黑色素生物合成途径特异性抑制剂—Carpropamid处理玉米大斑病菌,在12~24h之内可以抑制病菌分生孢子的萌发和附着胞的产生,但随着处理时间的延长抑制剂的抑制作用变弱,并且经过抑制剂处理的病菌不能侵入寄主组织或不能在寄主组织内扩展。初步明确了scd与玉米大斑病菌黑色合成途径及致病性的关系。     

Q开关激光爆破技术对豚鼠皮肤色素的影响

目的研究Q开关激光爆破术对豚鼠黑素细胞的影响及照射周边组织的变化,为临床治疗皮肤色素病变提供实验依据。方法用Q开关-YAG激光分别照射豚鼠黑色毛区及棕色毛区(波长分别用1064nm和530nm,光斑直径2mm),实验动物20只,随机分四组,分别于照射后间隔7d、10d、14d取材,照射前取材作对照,10%甲醛固定,冰冻切片,分别用HE和DOPA反应显示黑素细胞。结果照射后皮肤黑色素颗粒逐渐减少至消失,照射后30d黑毛区与棕毛区肉眼见照射区皮肤变白,毛也变白,HE染色皮肤、毛囊及毛未见黑色素颗粒,DOPA反应表皮黑色素细胞、毛囊和毛均呈阴性反应,部分豚鼠棕毛区毛及毛囊见黄色色素颗粒。结论波长1064nm和532nm Q-YAG激光对豚鼠皮肤黑色素细胞和黑色素颗粒的破坏效果显著;但对棕色色素清除效果较差。波长1064nm Q-YAG激光对豚鼠皮肤黑色素消减与照射次数有关,与照射间隔时间长短无关。     

沙冬青脱水素基因的分子克隆与序列分析

脱水素(Dehydrin)是晚期胚胎发生蛋白(LEA)家族中最具特色的一组蛋白,对植物抵抗非生物逆境胁迫起到非常重要的作用。本研究从抗逆性较强的常绿阔叶灌木沙冬青中克隆出4个含有完整ORF的脱水素基因,命名为AmDHN3.2F、AmDHN5.1F、AmDHN6.2F和AmDHN7.2,并进行了相关生物信息学分析。使用DNAMAN软件预测结果显示,4个蛋白都含有一个K片段和S片段。理化性质分析表明,4种脱水素蛋白均为亲水性蛋白,其中AmDHN3.2F为碱性蛋白,AmDHN5.1F、AmDHN6.2F和AmDHN7.2为酸性蛋白;理论相对分子质量最大的是AmDHN7.2(21.42kD),最小的是AmDHN3.2F(10.69kD);理论等电点最大的是AmDHN3.2F(9.01),最小的是AmDHN6.2F(6.21)。蛋白二级和三级结构预测结果发现,4种蛋白均由3种结构组成:α-螺旋(7.50%～32.63%)、无规则卷曲(55.79%～73.00%)和延伸链(11.58%～19.50%)。采用邻接法构建系统进化树,并结合同源相似性分析发现,4种脱水素蛋白均与蒺藜苜蓿Mt DHN3和拟南芥At DHN10亲缘关系较近。利用XSTREAM软件分析结果显示,Am DHN5.1F、Am DHN6.2F和Am DHN7.2第3个蛋白序列具有串联重复单元,且主要集中在脱水素的中间部分。通过DOTTER软件生成点阵图发现,在中间区域存在大量的短片段重复,说明脱水素序列的收缩或扩张主要发生在中间部分。这些研究结果为进一步开展沙冬青DHN基因家族的功能分析奠定了基础。     

野生Bc菌株产黑色素的研究*

Bc58是一株野生蜡状芽孢杆菌菌株,经L-酪氨酸诱导后可产生红棕色色素。通过红外光谱及各种化学测定证明该色素与S igm a公司标准黑色素(M elan in)的性质相似。生测结果显示添加Bc58黑色素的B t制剂经紫外照射5 h后的LC₅₀为16.1μg/mL,与未经紫外照射的B t制剂的LC5015.2μg/mL基本相同,而比未添加黑色素的B t制剂经紫外照射后的杀虫毒力高出近1倍。经SDS-PAGE检测表明该黑色素可保护苏云金杆菌晶体蛋白在紫外光下基本不降解,表明Bc58黑色素     

3种棱型大麦中脱水素6(DHN6)的性质、突变位点与蛋白质进化分析

脱水素(dehydrins,DHNs)是高等植物胚胎发育晚期产生的一类特异多肽,能够逆转细胞脱水所造成的伤害.为明确脱水素性质与功能的关系,本研究从3种棱型大麦分离到Dhn6基因,生物信息学分析其编码的蛋白质序列长度分别为523个(六棱)、502个(四棱)和486个(二棱)氨基酸残基;氨基酸突变位点分析发现该基因具有整体保守性和突变位点偏倚性.蛋白质性质与二级结构分析表明,DHN6是高度亲水的碱性蛋白质,线性结构和自由卷曲为二级结构的主要组分,K-片段参与α-螺旋结构的形成,由此推测DHN6的兼性α-螺旋结构域在稳定膜结构的水合保护体系过程中发挥着重要的生理功能.构建的21个物种DHN6蛋白质系统发生树,发现禾本科植物遗传距离较近,结合核苷酸序列的物种特异性,本研究认为Dhn6基因可作为物种鉴定依据.     

第22届国际生物学奥林匹克竞赛试题 理论B-3·遗传与进化、生态学、生物系统学

<正>理论B整套试题总分:120分,时间:150 min每个问题可以有1个或1个以上的正确答案(每题3分)遗传与进化B32.小鼠的皮毛颜色有黑色、棕色和白色,颜色由基因B和C 2种等位基因的相互作用来决定,基因B和C位于不同的常染色体上。B和b分别控制黑色素和棕色素的合成。只有在显性基因C的存在下,黑色素和棕色素才会分布于毛皮上。对于BbCc     

杨树叶锈病研究

松杨栅锈菌（Melampsora larici-populina）导致的杨树叶锈病是杨树病害中分布最广、危害最大的一种病害,它造成杨树林的材积损失和材质下降,严重制约着杨树商品林和生态林的发展。该文从病原菌的分布和寄主种类、病原菌生理分化、寄主抗锈性及分子标记、防治措施等几方面介绍了杨树叶锈病的研究。     

鳜早期色素发育和色彩图案的形成

色彩图案作为最显著的外部形态特征之一,在动物生存与交流中起着重要的作用。为了解鳜(Siniperca chautsi)早期发育过程中这一形态特征变化,采用CCD-Adapter解剖镜对鳜早期(胚胎期至出膜40日龄)体表色素细胞种类与分布、主要图案(条、带、斑)的形成过程进行了观察,同时对不同部位皮肤进行组织切片观察。结果显示,胚胎期,最早观察到黑色素细胞,位于卵黄囊和油球,出膜前,头部出现黄色素细胞;出膜后,黑色素细胞发育最为显著,红色素细胞出现在眼球后部和躯干前部;5日龄后,黄色素细胞发育增加,鱼体各部位均有分布,黑色素细胞继续发育,图案形成开始。鳜早期色彩图案形成过程:(1)躯干纵带:5日龄,背部出现少量黑色素,14日龄,背鳍基部黑色素与腹部黑色素相连;(2)头部过眼条带:10日龄,鳃盖后上方黑色素明显增多,12日龄,眼球后部经鳃盖后上缘至背部前端的条带形成,17日龄,上颌至眼球前部的条带形成;(3)头顶条带:6日龄,头顶正上方黑色斑点增多,18日龄,头部上方黑色斑块分别向前、后延伸,23日龄,头顶正上方黑色条带基本形成;(4)躯干斑块:8日龄,尾部底端出现一个较小的黑色斑块,15日龄,尾柄前部出现3个不规则黑色斑块,25日龄,躯干中后部5个近圆形黑色斑块形成。结果表明,鳜胚胎期至出膜40日龄,体表出现黑色素细胞、黄色素细胞和红色素细胞,体色以黑色为主,主要条带或斑块在仔鱼5日龄后按不同方式逐渐形成,不同皮肤部位的色素层组成与分布方式不同。     

广州南沙番石榴枯萎病的病原菌

近年来,以枝条萎蔫、枝干干枯直至整株枯死为典型症状的番石榴枯萎病在广州南沙区严重发生。为明确该病害的病因,我们进行了病害调查、标本采集、病原菌分离和致病性测定;通过病原菌的显微形态比较和基于多基因系统发育分析,鉴定了病原菌种类;通过对寄主不同部位接种,测定了病原菌对寄主根、茎干和果的侵染能力。结果表明,引起广州南沙番石榴枯萎病的病原菌为番石榴纳氏霉Nalanthamala psidii,该菌不仅能从有伤的枝条侵染造成整株枯死,还能从根部侵染,使植株生长明显减缓,最终造成植株枯死,此外还可以侵染果实造成腐烂症状。本研究明确了广州南沙发生的番石榴枯萎病与中国台湾、马来西亚和南非报道的番石榴立枯病是一种病害,均是由番石榴纳氏霉侵染引起,为该病害的侵染特性及防控技术研究提供理论依据。     

短梗霉细胞内黑色素的分离提取

采用单因素试验和正交试验对短梗霉细胞内的黑色素提取条件进行了优化,结果表明:在pH为2～3、温度为70℃、NaOH浓度为1.5mol/L、发酵液与浸提液之比1:1(V)的条件下黑色素的提取量可达2.2g/L。对提取的黑色素进行了纯化,研究了其紫外和红外光谱学性质,紫外光谱图显示随波长的减少其吸收值增大,在215nm处有特征吸收峰;红外光谱图在3和6μm处有吸收峰,证实短梗霉黑色提取物是一种以芳香环为结构主体的异聚体黑色素。     

自然植物种群中病原菌与寄主植物相互作用的遗传学

在农业种群中,作物和菌病相互作用的遗传学已为人们所广泛研究,但对自然植物种群中病原菌与其寄主相互作用体系的某些重要现象却缺乏足够的重视。本文主要论述寄主与病原菌相互作用的遗传学本质;寄主抗性基因和病原菌毒性基因的获得代价及对各自适应力的影响;简单介绍了寄主-病原菌作用体系在种群水平上的遗传学内容及共进化的意义。     

稻瘟病菌致病相关基因研究进展*

稻瘟病是水稻的毁灭性病害,世界各地水稻产区都有此病发生。稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)具有许多病原菌生命循环的重要特点:（1）分化形成称为附着胞的特异的侵染结构.（2）在这个过程中需要粘胶、疏水蛋白、黑色素、甘油等物质的合成与参与。（3）附着胞具有穿透寄主表皮的功能。（4）具有特异的信号传导途径,调节附着胞、侵染栓等侵染结构的形态分化（morphogenesis）。（5）在M. grisea和其寄主之间存在基因对基因关系,涉及到主要的真菌无毒基因和植物抗性基因。因此,稻瘟病菌致病的分子生物学及其与水稻寄主的互作研究是寻找新的…     

厚壳贻贝Mytilus coruscus足丝盘及足丝的多巴分析

多巴(3,4-1-dihydroxyphenylalanine,DOPA)是贻贝足丝粘附蛋白中的一种特殊的氨基酸,由酪氨酸经羟化后生成,与贻贝足丝粘附蛋白的强粘附性能具有直接联系.目前,已鉴定的多种贻贝足丝蛋白序列中均发现有不同含量的DOPA存在.蛋白中DOPA的定量检测对于了解DOPA在蛋白粘附中的作用以及粘附蛋白的...     

植物病原菌果胶酶的研究进展

植物对抗病原菌侵入的第一道防线通常是多糖和蛋白质组成的细胞壁。大多数植物病原菌都会分泌大量的细胞壁降解酶,破坏屏障及降解植物细胞壁获得生长所需营养,进而完成侵染。果胶酶是植物病原菌侵染寄主分泌的首批细胞壁降解酶之一,数量众多且广泛存在于植物病原真菌、卵菌、细菌,是病原菌重要的致病因子。与之对应,植物细胞壁含有一系列果胶酶的抑制蛋白抵御病原菌入侵。综述了植物病原菌产生的果胶酶种类、作用机制及其与果胶酶抑制蛋白之间关系等方面的研究进展,以期为深入了解植物免疫系统和有效进行植物病害防治提供参考。