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...     

转录因子基因TuGTγ-3参与乌拉尔图小麦对条锈病的抗性

小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis West. f. sp. tritici Eriks.＆Henn., Pst)引起的一种严重的真菌病害,发掘新的抗条锈病相关基因对于小麦抗病育种和抗病机理研究都具有重要意义。Trihelix是植物特有的转录因子家族,参与调控生长发育、形态建成、胁迫应答等过程。迄今,小麦属Trihelix家族与抗条锈病相关的研究尚未见报道。本研究从乌拉尔图小麦(Triticum urartu Tum., 2n=2x=14, AA)中克隆了Trihelix家族GTγ亚家族中的一个基因,命名为TuGTγ-3。序列分析表明,TuGTγ-3基因具有完整的开放阅读框(ORF),编码序列(CDS)全长1329 bp,编码442个氨基酸,推测其编码蛋白的分子量为50.31 kDa,理论等电点为6.12。生物信息学预测TuGTγ-3蛋白有一个单分型核定位信号(GLPMQKKMRYT),没有信号肽和跨膜结构域。TuGTγ-3蛋白的保守trihelix结构域的氨基酸序列位置为Q115~R187,第四α-螺旋位置为F234~Y241,CC结构域的位置为K362~K436。二级结构分析显示,TuGTγ-3蛋白由43.89%的α-螺旋、9.51%的伸展链、9.95%的β-转角和36.65%的不规则卷曲构成。利用普通小麦的基因组数据库BLAST分析表明,TuGTγ-3被定位于5A染色体长臂上。瞬时表达实验显示,TuGTγ-3蛋白主要定位在细胞核中,但细胞质中也有少量分布。表达谱分析表明,TuGTγ-3基因在叶片中的表达量显著高于根和叶鞘,且受小麦条锈菌小种CYR32的诱导而强烈上调表达。进一步通过大麦条纹花叶病毒诱导的基因沉默(BSMV-VIGS)实验证明,转录因子TuGTγ-3正向调控了乌拉尔图小麦对条锈病的抗性。     

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。     

基因枪法转化基因在小麦条锈菌中的瞬时表达

以小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)野生毒性菌株为转化受体,以含有gus报告基因的质粒(pGUS6L20)和潮霉素抗性基因的质粒(pKLHyg14)为载体,应用基因枪法研究了小麦条锈菌夏孢子遗传转化的瞬时表达特征。结果表明,在金粉直径为0.6μm、射程6cm、载体DNA5μL、可裂膜压力为900Psi或1100Psi时,gus基因和潮霉素抗性基因的瞬时表达率相对较高。     

小麦叶绿体信号识别颗粒54基因的克隆与分析

根据LWSRC336(GenBank登录号为EV254029)的cDNA序列设计引物,从受条锈菌(Puccinia striifor-misf.sp.tritici)诱导的小麦幼叶中提取总RNA,采用RACE与RT-PCR相结合的技术对该基因克隆.测序结果表明,扩增片段长度为1 725 bp,其中包含一个编码481个氨基酸的开放阅读框,与水稻的叶绿体信号识别颗粒54蛋白高度同源.实时荧光定量PCR分析结果显示,该基因在受条锈菌诱导下,在亲和组合中表达趋势明显下调,而在非亲合组合中的表达在24 h之前呈下降趋势,到24 h最低,在72 h又恢复到正常水平,随后又下降.推测条锈菌侵染小麦后,影响了叶绿体蛋白的运输,进而影响了小麦的光合作用.     

新疆锈菌4个新记录种

报道了新疆锈菌4个新记录种,分别是寄生在芨芨草Achnatherum splendens上的鲜卑芨芨草柄锈菌Puccinia achnatheri-sibirici,高山露珠草Circaea alpina上的露珠草柄锈菌Puccinia circaeae,羊茅属植物Festuca sp.上的羊茅柄锈菌Puccinia festucae-ovinae和白羊草Bothriochloa ischaemum上的塞萨特柄锈菌Puccinia cesatii。其中芨芨草A.splendens为P.achnatheri-sibirici的国内新记录寄主。文中提供了该4种锈菌形态的文字描述及图片。引证标本保存于新疆农业大学菌物标本室(HMAAC)。     

珠穆朗玛峰地区的锈菌

摘要:本文报告珠穆朗玛峰地区(中喜马拉雅)的锈菌计25属155种。所有标本系本文第一作者在1990年8月至10月在珠穆朗玛峰自然保护区(定结,吉隆,聂拉木和定日四县境内)进行科学考察时所采,保存在中国科学院微生物研究所真菌标本室。新种和中国新记录有:1.蓝钟花春孢锈菌Aecidium cyananthi J.Y. Zhuang sp. nov.2.坦登春孢锈菌Aecidium tandonii Mitter3.假风铃草鞘锈菌Coleosporium pseudocampanulae Kaneko, Kakishima & Ono4.坎宁安胶锈菌Gymnosporangium cunninghamianum Barclay5.无刺长栅锈菌Melampsoridium inerme Singh & Pandey6.巴克利多胞锈菌Phragmidium barclayi Dietel7.非洲短柄草柄锈菌戴维斯变种Puccinia brachypodii-phoenicoidis Guyot & Halencon var.davisii Cummins & H.C. Greene8.火把花生柄锈菌Puccinia colquhouniicola J.Y. Zhuang sp. nov.9.高山还羊参柄锈菌Puccinia crepidis-montanae Magnus10.迪里厄柄锈菌Puccinia durrieui Ono11.吉隆柄锈菌Puccinia gyirongensis J.Y. Zhuang sp. nov.12.苞茅柄锈菌Puccinia hyparrheniae Cummins13.淡灰柄锈菌Puccinia leucophaea H. Sydow & P. Sydow14.林克柄锈菌Puccinia linkii Klotzsch15.乳突柄锈菌Puccinia mammillata Schroeter16.帕氏柄锈菌Puccinia padwickii Cummins17.鞑靼茜草柄锈菌Puccinia rubiae-tataricae H. Sydow & P. Sydow18.风毛菊柄锈菌Puccinia saussureae Thuemen19.舌岩白菜柄锈菌Puccinia saxifragae-ciliatae Barclay20.葛缕子叶亮蛇床柄锈菌Puccinia selini-carvifoliae Savulescu21.西藏柄锈菌Puccinia thibetana J.Y. Zhuang sp. nov.22.脐景天柄锈菌Puccinia umbilici Guepin23.黄孢柄锈菌Puccinia xanthosperma H. Sydow & P. Sydow24.宫部膨痴锈菌Pucciniastrum miyabeanum Hiratsuka25.樱桃盖痂锈菌Thekopsora pseudo-cerasi Hiratsuka26.桑帕特轮孢锈菌Trochodium sampathense Thirumalachar27.间型拟夏孢锈菌Uredinopsis intermedia Kamei 新种有拉丁文描述,一些重要的种作了讨论。所有的种都列出了学名、寄主、采集地及标本号。     

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。     

青藏高原东缘的锈菌资料VI．柄锈菌属二新种

采自四川西部的二个柄锈菌新种,即寄生在小檗属Berberis sp．上的岷山柄锈菌Puccinia minshanensis J.Y. Zhuang ＆ S．X．Wei和寄生在大箭竹Sinarundinaria chungii(Keng) Keng f.上的箭竹生柄锈菌Puccinia sinarundinariicola J.Y. Zhuang & S.X. Wei. 文中对新种进行了拉丁文描述并作了简要讨论,附有显微照片和线条图。标本保藏在中国科学院微生物研究所菌物标本馆(HMAS)。     

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...     

苍耳柄锈菌三裂叶豚草专化型冬孢子基因组DNA快速提取方法的比较研究

以苍耳柄锈菌三裂叶豚草专化型Puccinia xanthii f. sp. ambrosiae-trifidae为研究试材,比较研究了其冬孢子DNA提取的9种方法,其中CTAB-钢珠法、改良的微型电钻法以及EZ-Kit改良法获得的基因组DNA经检测质量较好。在此基础上,利用ITS-PCR和ISSR引物UBC#835将待用DNA进行PCR扩增检测。结果表明,上述3种方法提取的DNA适合于ISSR反应。研究结果为专性寄生锈菌分子遗传变异的研究提供了保障。     

条形柄锈菌34号生理小种的分子标记

条形柄锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici 34号生理小种(CYR34)是目前我国毒性谱最宽、毒性最强的生理小种,对小麦生产和抗病品种选育造成了极大的影响。本研究采用RAPD-SCAR分子标记技术,从300条RAPD随机引物中筛选到CYR34的特异引物,通过特异性片段回收、克隆和测序(GenBank登录号为OL907303),依据序列设计出了S2008F34/S2008R34特异性引物,能够从CYR34及接种CYR34的小麦发病叶片总DNA中都扩增出417 bp的目标片段。采用该特异性引物检测2021年陕西渭南、咸阳和宝鸡地区小麦条锈菌CYR34的流行频率分别为8.6%、6.0%和10.8%。该项研究为小麦条锈菌CYR34号生理小种的快速检测提供了技术支撑。     

青藏高原东缘的锈菌资料VII.

本文报告了蓼科植物上的柄锈菌属二新种和一中国新记录种,它们是抱茎蓼Polygonum amplexicaule D. Don上的巴克利柄锈菌Puccinia barclayi S. Ahmad、牛皮消蓼Fallopia cynanchoides (Hemsl.) Harald.上的宽乳柄锈菌Puccinia latimamma J. Y. Zhuang& S. X. Wei sp. nov.以及蓝药蓼Polygonum cyanandrum Diels和细茎蓼Polygonumfilicaule Wall. ex Meisn.上的蓝药蓼柄锈菌Puccinia polygoni-cyanandri J. Y. Zhuang & S.X. Wei sp. nov..新种有拉丁文描述.每个种都作了讨论并附有线条图.标本保藏在中国科学院菌物标本馆(HMAS).     

新疆醉马芨芨上柄锈菌属一新种

本文报道了寄生在禾本科植物醉马芨芨[Achnatherum inebrians(Hance) Keng]上的柄锈菌属(Puccinia)一新种,即醉马芨芨柄锈菌(Puccinia achnatheri-inebriantis Z. Y. Zhao sp. nov.)。上述新种有汉文和拉丁文描述,并有新种与羽茅柄锈近似种的讨论。     

樟科植物柄锈菌补记

本文报告了樟科植物上的柄锈菌计巧种。其中有4个新种:四川山胡椒柄锈Puccinia linderae-setchuenensis sp. nov.,黄丹木姜子柄锈Puccinia litseae-elongatae sp. nov., 赛楠柄锈Puccinia nothaphoebes sp. nov.和湘楠柄锈Puccinia phoebes- hunanensis sp. nov二新种模式标本保藏在中国科学院微生物研究所真菌标本室。研究了已知种的模式标本,并在文中作了简要讨论。文中附有种的检索表。     

小麦抗条锈基因Yr69的连锁标记开发

抗条锈病基因Yr69对我国小麦条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)小种具有广谱抗性,在小麦抗条锈病育种中具有重要价值。为提高分子标记辅助选择育种的效率,加快Yr69在小麦抗病育种中的应用,本研究利用条锈菌小种CYR34对包含340个小麦家系的‘Taichung29/CH7086’F9代RIL(Recombinant inbred line)群体进行接种鉴定,并利用BSA-SNP(Bulked segregant analysis-single nucleotide polymorphism)技术对其抗条锈病基因进行了重新定位。抗病鉴定结果显示,RIL群体中抗感病家系的数量呈双峰分布,‘CH7086’的条锈病抗性受一个主效位点控制。BSA-SNP基因分型结果表明,多态性SNP主要集中于小麦2AS染色体末端0～30Mb的染色体区段。在该基因组区段开发了208个SSR分子标记,利用抗感病小群体从中筛选到14个与Yr69连锁的分子标记。利用14个标记对340个RIL家系进行PCR扩增和分子作图,将Yr69定位于2AS111和2AS171之间约7.76...     

拮抗菌与病原菌碳水化合物酶类比较分析

拮抗菌通过分泌细胞壁降解酶降解病原菌细胞壁组分是其重要的拮抗方式。本研究以2个拮抗菌(绿色木霉和枯草芽孢杆菌)和7个植物病原菌为研究对象,对碳水化合物酶类CAZymes(Carbohydrate-active enzymes)进行了注释和比较分析,明确了拮抗菌相对于病原菌发生扩增的细胞壁降解酶亚家族;利用ClustalX2.0多序列比对、Mega4.0构建系统发育树和MEME软件预测保守基序的方法,分析了扩增亚家族的序列结构和进化特征。结果表明,拮抗菌中可能参与病原菌细胞壁降解酶类的亚家族CBM50、GH25和GH73发生了显著扩增,并通过序列比较和进化分析初步明确了扩增的亚家族与拮抗菌特异降解病原菌细胞壁组分之间存在关联,为拮抗菌细胞壁降解酶类亚家族CBM50、GH25和GH73参与拮抗的分子机理提供理论依据。     

青藏高原东缘的锈菌资料V.苔草属和姜属植物柄锈菌的增补

本文报告采自四川西部的三种柄锈菌新记录.它们是披针苔草Carex lanceolata Boott上的栗褐苔草柄锈菌Puccinia caricis-brunneae Dietel,苔草Carex sp.上的小堆柄锈菌Pucciniamicrosora Koernicke ex Fuckel以及阳荷Zingiber strialatum Dicls上的姜黄柄锈菌Puccinia curcumae T.S. Ramakrishnan & Sundaram。每个种有简要讨论并附线条图.标本保藏在中国科学院微生物研究所真菌标本室(HMAS)。     

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。