条形柄锈菌33号生理小种的分子标记

采用RAPD-SCAR分子标记技术,从300条RAPD随机引物中筛选到了对条形柄锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici 33号生理小种特异的2条引物,将特异性片段回收、克隆和测序后（GenBank注册号为AB914691和AB914692）,依据其序列设计出了2对引物S261F33/S261R33和S300F33/S300R33,能够特异性地从33号生理小种基因组DNA及发病小麦叶片总DNA中分别扩增出247bp和763bp的片段,其结果与采用常规的鉴别寄主法鉴定的结果一致。因此,这2对引物都可用于条形柄锈菌33号生理小种的快速鉴定与监测。     

小麦条锈菌条中31号生理小种SCAR检测标记的建立

建立小麦条锈菌Pucciniastriiformisf.sp.tritici生理小种的快速分子检测技术对我国小麦条锈病的监测和防治策略的制定具有重要价值,本文首次报道了利用SCAR—PCR技术进行条锈菌生理小种分子检测的方法。通过对我国目前主要优势小种条中31号RAPD片段的规模筛选,在对特异片段回收、克隆、测序的基础上,设计特异PCR引物,成功获得了条中31号生理小种专化的SCAR检测标记。     

小麦秆锈菌生理小种21C3CPH和Ug99 SSR标记的筛选

小麦秆锈病是一种专化性很强的大区远距气传病害,曾造成多个小麦种植国家和地区的毁灭性损失,新的强毒力小种Ug99含有对Sr31等多个重要抗秆锈基因的联合毒性,对我国的小麦生产有巨大潜在威胁,因此,加强小麦秆锈菌生理小种的监测和鉴定是有效防治该病害的基础性研究工作和关键环节。现代分子生物学的迅猛发展,为许多研究提供了新的方法和手段,分子标记技术在区分小麦秆锈菌生理小种方面显示了充分的可行性。本研究利用25对SSR引物对7个小麦秆锈菌主要生理小种进行DNA多态性分析,结果显示,所有特异引物对秆锈菌的扩增结果均呈现出丰富的多态性,秆锈菌的不同生理小种之间存在遗传差异。其中引物SSR180在21C3CPH中扩增出205bp的特异性条带;引物SSR6在Ug99中扩增出170bp的特异性条带,经过多次的重复试验,这些特异性条带均能够比较稳定地重复出现,说明引物SSR180和SSR6可用于小种21C3CPH和Ug99的特异性检测。     

小麦农家品种红麦(京2747)主效抗条锈病基因的RAPD标记

小麦农家品种红麦(京2747)可抗中国小麦条锈菌多个生理小种。遗传分析表明,该品种对于小麦条锈菌条中19号生理小种的抗性由1对显性基因控制。本研究采用铭贤169×红麦的F2分离群体建立抗、感DNA池,用RAPD方法进行DNA多态性分析。共筛选236个10碱基随机引物,其中引物S1167所扩增出的1条约245 bp的多态性DNA片段只出现在抗病DNA池和红麦中,而不出现在感病DNA池和感病品种铭贤169中。经用201株杂交F2植株对多态性DNA片段S1167245与目的基因的遗传连锁性进行分析,在164株抗病单株中有156株可稳定扩增出该特异DNA片段,而在37株感病单株中则有34株不能扩增出该特异DNA片段,经统计共有11株发生了交换,标记S1167245与目的抗病基因间的遗传距离为6.1cM。本研究得到的RAPD标记S1167245表现稳定、重复性强,可用于小麦抗锈育种中的标记辅助选择,促进红麦的抗条锈基因的利用。     

基于转录组测序开发的一个小麦叶锈菌特异分子标记

小麦叶锈菌毒性变异频繁,新的毒性小种不断出现,往往导致小麦抗叶锈病品种在推广种植几年后的抗性丧失。因此,开发用于田间小麦叶锈病的诊断与预测预报的特异性分子标记具有重要意义。在前期已经完成小麦叶锈菌PHNT转录组测序的基础上,本研究拟在数据库中挑选候选效应蛋白,利用实时荧光定量PCR明确其在叶锈菌侵染小麦后不同时间点的表达模式,根据差异表达分析筛选出候选效应蛋白,再根据编码候选效应蛋白的基因序列设计引物,对小麦叶锈菌PHNT基因组DNA进行PCR扩增,旨在开发小麦叶锈菌特异性分子标记。结果在转录组数据库中筛选出24个候选效应蛋白,qPCR检测明确其中17个具有明显的表达差异。PCR扩增结果表明,基于候选效应蛋白基因PTTG-05290设计的引物在小麦叶锈菌PHNT中获得一条920 bp的条带,且在检测的25种叶锈菌生理小种中均稳定存在,而在小麦条锈菌、菜豆锈菌、枣树锈菌、柳树锈菌、苹果树锈菌及芦苇锈菌6种锈菌中不能获得有效扩增,表明该引物在小麦叶锈菌中具有特异性。qPCR结果表明,PTTG-05290在叶锈菌侵染小麦4 d时达到表达高峰,表达量为0 d的218倍,而0.5 d时便大量检测到该基因。因此,PTTG-05290可作为分子标记用于小麦叶锈菌的田间早期检测及预测预报,对小麦抗叶锈病品种在田间的合理布局具有重要意义。     

条形柄锈菌小麦转化型夏孢子表面微观结构观测方法的建立

小麦条锈菌夏孢子表面微观结构的研究,对于夏孢子的萌发生长以及对条锈菌致病性的研究都具有很重要的意义。本研究以小麦条锈菌32号生理小种（CYR32）为材料,创新的采用硅片为基质,建立了利用原子力显微镜检测夏孢子样品表面的观测方法。结果表明,该方法优于其他基质材料,可以获得较为理想的扫描效果。为进一步研究小麦条锈菌夏孢子以及相近大小的病原体孢子表面特征提供了技术支撑。     

小麦条锈菌胞质游离钙离子动态检测方法的建立

胞质游离钙离子变化与植物病原真菌侵染寄主的动态过程具有重要的关联性。本研究以侵染小麦叶片的条锈菌31号生理小种(CYR31)为材料,以孵育法将Ca2+荧光探针Fluo-3-AM载入到小麦条锈菌细胞中,并结合激光共聚焦扫描显微技术,建立了测定侵染过程中条锈菌胞质游离Ca2+分布的试验方法。结果表明,采用10μmol/L Fluo-3-AM装载顺次进行低温4℃孵育1h,25℃孵育1h,可获得较为理想的条锈菌胞质游离Ca2+染色结果。该方法可用于检测不同侵染阶段的小麦条锈菌细胞质游离钙离子的分布变化,为进一步研究锈菌胞内钙离子动态与侵染寄主的关联性提供了技术支撑。     

小麦新抗源贵农775抗条锈性特征与遗传分析

发掘并利用不同类型抗条锈病基因,构建区域间抗病基因多样性差异布局,是阻遏条锈菌大区域传播、实现小麦条锈病持续控制的重要策略。为了明确小麦新抗源贵农775抗条锈性特征和抗性遗传规律,为其合理布局应用提供依据,文章利用10个条锈菌菌系进行苗期分小种鉴定;构建贵农775与感病品种Avocet(S)杂交后代F2:3及回交BC1遗传群体,利用小麦条锈菌流行小种CYR32和最近发现的对Yr26基因有毒性的新致病类型CH42,对贵农775进行抗条锈性遗传分析。结果表明,贵农775对包括CH42致病类型在内的所有10个供试菌系均表现为免疫或近免疫的抗病性反应,而中国当前主要条锈病抗源品种92R137、川麦42(YrCH42)、贵农22(YrGN22)及Yr24等均不抗CH42;抗病遗传分析结果表明,贵农775对小麦条锈菌小种CYR32和CH42的抗性分别由一对显性核基因控制,并且为不同的小种专化抗性基因。     

黄淮麦区重要小麦品种和种质资源材料的抗条锈性评价

采用苗期分小种和成株期混合优势小种法测定了黄淮麦区227份小麦品种和种质材料对小麦条锈菌的抗病性,结果表明,被测品种在苗期对4个条锈菌生理小种的抗病性有很大的差异,抗条中27、30、31、29号小种的品种分别占被测品种总数的93．00%、72．69%、64．76%和61．67%。成株期用6个菌株混合接种测定选出抗病品种76个,占33．48％,其中免疫的为40个,占17．62%。通过对227份小麦品种资源材料的苗期分小种鉴定及与成株期混合优势小种鉴定结果比较,筛选出了成株期和苗期均抗病的品种48个,占被测品种总数的21．14％;成株期抗病苗期感病的品种30个,占被测品种总数的13．22％。     

条形柄锈菌小麦专化型小种CYR29有性自交及毒性与无毒性基因的遗传分析

由条形柄锈菌小麦专化型(小麦条锈菌)Puccinia striiformisf.sp.tritici引起的条锈病是小麦上重大的生物灾害,严重威胁小麦安全生产.应用抗病品种是防治小麦条锈病最为经济有效的措施,但是条锈菌毒性的频繁变异,常常导致品种抗病性丧失,从而引发条锈病新的大流行.有性生殖是条锈菌毒性变异的重要途径,本...     

The Puccinia striiformis effector Hasp98 facilitates pathogenicity by blocking the kinase activity of wheat TaMAPK4

The obligate biotrophic fungus Puccinia striiformis f. sp. tritici (Pst) employs virulence effectors to disturb host immunity and causes devastating stripe rust disease. However, our understanding of how Pst effectors regulate host defense responses remains limited. In this study, we determined that the Pst effector Hasp98, which is highly expressed in Pst haustoria, inhibits plant immune responses triggered by flg22 or nonpathogenic bacteria. Overexpression of Hasp98 in wheat (Triticum aestivum) suppressed avirulent Pst-triggered immunity, leading to decreased H₂O₂ accumulation and promoting P. striiformis infection, whereas stable silencing of Hasp98 impaired P. striiformis pathogenicity. Hasp98 interacts with the wheat mitogen-activated protein kinase TaMAPK4, a positive regulator of plant resistance to stripe rust. The conserved TEY motif of TaMAPK4 is important for its kinase activity, which is required for the resistance function. We demonstrate that Hasp98 inhibits the kinase activity of TaMAPK4 and that the stable silencing of TaMAPK4 compromises wheat resistance against P. striiformis. These results suggest that Hasp98 acts as a virulence effector to interfere with the MAPK signaling pathway in wheat, thereby promoting P. striiformis infection.     

条形柄锈菌小麦专化型葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因PsG6PDH1的表达特征及功能分析

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶是磷酸戊糖途径中的关键限速酶。基于已测序的条形柄锈菌小麦专化型基因组序列,利用RT-PCR方法克隆了该病菌葡萄糖-6-磷酸脱氢酶PsG6PDH1的全长cDNA序列（1 497bp）,编码498个氨基酸的蛋白。编码蛋白含有葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的保守功能域。系统进化分析发现,PsG6PDH1与禾柄锈菌小麦专化型的G6PDH聚为一簇。qRT-PCR分析表明,PsG6PDH1在病菌侵染早期的表达明显上调,其中侵染24h时表达量最高,为对照夏孢子的30倍。将PsG6PDH1导入酿酒酵母G6PDH缺失突变体中成功表达,并表现出较强的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性,明显酵母增强了菌株对过氧化氢的耐受性。由此推测,PsG6PDH1可能参与了条形柄锈菌小麦专化型在侵染寄主时抵御寄主的氧化胁迫反应。研究结果为进一步研究该病菌基础代谢及侵染机理奠定一定的理论基础。     

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。     

另辟蹊径破解小麦条锈病的基因密码

小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f. sp. tritici, Pst)引起的真菌病害,在全世界范围内危害小麦(Triticumaestivum)生产。培育和种植持久抗性小麦品种是控制小麦条锈病最有效的方法。由于病原体突变导致免疫受体逃避检测,因此抗病基因经常失效。而易感基因(S基因)突变介导的抗性常具持久性与广谱性。近日,西北农林科技大学植物免疫研究团队在揭示小麦受S基因保护的分子机制方面取得显著进展,为抗病育种提供了有力工具。他们发现小麦感染条锈菌后,真菌诱导受体样细胞质激酶TaPsIPK1与效应子PsSpg1特异性互作,通过增强激酶活性和TaPsIPK1进入细胞核促进寄生。TaPsIPK1磷酸化转录因子TaCBF1d。TaCBF1d的磷酸化改变了其下游基因的转录活性。因此, TaPsIPK1和PsSpg1增强TaCBF1d磷酸化可能会重新编程靶基因表达,干扰植物防御反应,从而促进病原体感染。在2年的田间试验中,小麦中TaPsIPK1的CRISPR-Cas9失活赋予了对Pst的广谱抗性,且不影响重要的农艺性状。该研究首次揭示了由PsSp...     

温室条件下条形柄锈菌体细胞重组的分子确证

为了获得温室条件下条形柄锈菌发生体细胞重组而导致毒性变异的直接证据,本研究选取7个美国条形柄锈菌小麦专化型菌系和2个美国条形柄锈菌大麦专化型菌系按照夏孢子颜色和专化型与毒性差异组成9对菌系组合,对于室内混合接种产生的子代菌系用具有不同抗性的小麦或大麦品种进行筛选,采用毒性分析及SSR分子标记技术对条形柄锈菌体细胞重组现象进行了研究。对获取的413个单孢子代菌系进行的毒性分析结果显示,有84个单孢子代菌系的毒性谱表现与亲本菌系不同,初步证明体细胞重组过程的存在。SSR标记分析结果显示,11对SSR引物中有6对引物在5对菌系组合的28个毒性谱不同的单孢子代菌系中,检测发现3个单孢菌系的扩增条带与其亲本菌系不同,且表现为亲本菌系扩增条带的重组,为体细胞重组菌系。这一结果从分子水平上证明了条形柄锈菌在室内接种条件下可以通过体细胞重组产生新小种而导致毒性变异。     

茯苓碳氮磷化学计量学特征

为探明茯苓的碳、氮、磷生态化学计量学特征,采集了云南省11个州、市42个居群的茯苓样本,分析了其菌核与表皮中碳(C)、氮(N)、磷(P)的化学计量特征.结果 表明:茯苓菌核中C、N、P的含量分别为40.24％-43.58％、0.176％-0.532％和0.020％-0.077％;C∶N、C∶P和N∶P的范围分别为93....     

A polysaccharide deacetylase from Puccinia striiformis f. sp. tritici is an important pathogenicity gene that suppresses plant immunity

The cell wall of filamentous fungi, comprised of chitin, polysaccharide and glycoproteins, maintains the integrity of hyphae and protect them from defence responses by potential host plants. Here, we report that one polysaccharide deacetylase of Puccinia striiformis f. sp. tritici (Pst), Pst_13661, suppresses Bax‐induced cell death in plants and Pst_13661 is highly induced during early stages of the interaction between wheat and Pst. Importantly, the transgenic wheat expressing the RNA interference (RNAi) construct of Pst_13661 exhibits high resistance to major Pst epidemic races CYR31, CYR32 and CYR33 by inhibiting growth and development of Pst, indicating that Pst_13661 is an available pathogenicity factor and is a potential target for generating broad‐spectrum resistance breeding material of wheat. It forms a homo‐polymer and has high affinity for chitin and germ tubes of Pst compared with the control. Besides, Pst_13661 suppresses chitin‐induced plant defence in plants. Hence, we infer that Pst_13661 may modify the fungal cell wall to prevent recognition by apoplastic surveillance systems in plants. This study opens new approaches for developing durable disease‐resistant germplasm by disturbing the growth and development of fungi and develops novel strategies to control crop diseases.