水稻细菌性条斑病菌RpfCxoc/RpfGxoc双组分系统的功能

【目的】旨在阐明双组分系统RpfCxoc/RpfGxoc在水稻细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)DSF(diffusible signal factor)合成、致病性等相关方面的生物学功能。【方法】以Xoc野生型菌株Rs105为母体,利用自杀载体pK18mobsacB缺失突变rpfCxoc、rpfGxoc和rpfGCxoc(rpfCxoc和rpfGxoc双基因),测定突变体及其互补菌株的DSF合成水平、对水稻的致病性、胞外多糖(extracellular polysaccharide,EPS)产量、菌体形态及群体结构。【结果】从Rs105基因组中克隆了rpfCxoc和rpfGxoc基因,并获得了相应的单基因或双基因缺失突变体。与Rs105相比,ΔrpfCxoc和ΔrpfGCxoc过量合成DSF信号分子,但是ΔrpfGxoc合成DSF的能力显著下降;rpfCxoc和rpfGxoc单基因或双基因的缺失突变均导致Xoc的致病性丧失,EPS合成水平下降34.1%-48.5%,形成菌体高度聚集的生物膜结构。【结论】RpfCxoc/RpfGxoc双组分系统调控Xoc的DSF生物合成、EPS产生和生物膜的驱散,是Xoc保持致病性所必需的因子。     

生防菌Act12铁载体合成酶Ser基因的功能

【目的】通过敲除生防菌Act12铁载体合成酶Ser基因,研究该铁载体在植物防病促生中的作用。【方法】以自杀型质粒p KC1132作为基本载体,两侧为Ser基因上下游片段作为同源交换臂,两个同源臂之间为卡那霉素抗性基因,构建重组质粒p CT12;借助接合转移技术,将该质粒导入Act12,筛选突变株并进行PCR验证;研究Ser基因缺失突变体和野生型菌株Act12在生长速率、铁载体产量、甜瓜种子促生、抗苹果轮纹病菌(Macrophoma kawatsukai)等方面的差异。【结果】经PCR验证及测序均证实Ser基因缺失突变体构建成功。Ser基因突变后,铁载体合成量明显减少,抑制甜瓜种子的萌发及生长,对苹果轮纹病菌拮抗作用降低。【结论】生防菌Act12 Ser合成酶基因参与控制合成的铁载体在对甜瓜种子促生作用和拮抗苹果轮纹病菌中发挥一定作用,为进一步研究Act12防病促生机制奠定基础。     

西瓜食酸菌RND蛋白家族外排转运体cusB基因抗铜功能研究

【目的】研究RND外排泵中cus B基因突变对西瓜食酸菌抗铜性的影响。【方法】采用Tn5转座子随机插入基因组制备筛选得到突变体,通过双亲杂交的方法构建功能互补菌株,并从西瓜食酸菌抗铜性、胞外纤维素酶和胞外蛋白酶分泌、胞外多糖产生、生物膜形成、致病性及过敏性反应等方面阐明RND外排泵中MFP蛋白亚基对西瓜食酸菌的影响。【结果】突变体Δcus B在含有1.25 mmol/L或2.5 mmol/L Cu SO4的KMB平板上不能生长,cus B基因的突变导致西瓜食酸菌的胞外多糖分泌和生物膜形成与野生型有差异,但不影响胞外纤维素酶、胞外蛋白酶、致病性及过敏性反应。【结论】RND外排泵相关基因cus B的突变会影响西瓜食酸菌的某些生物学特性,并导致病菌对铜十分敏感。研究以RND外排泵转运重金属为导向初步解析了西瓜食酸菌的抗铜机制。     

瓜类果斑病菌的检测与防治进展

瓜类果斑病菌可引起西瓜、甜瓜等葫芦科植物患病,可通过种子远距离传播,是一种常见的瓜类采后果实腐烂的病原菌。该病害具有发病迅速、传播速度快等特点,一旦感染会对瓜类产量带来巨大损失,因而田间病菌的检测与诊断及早期预防十分重要。本文系统地综述了国内外瓜类果斑病菌的免疫学检测方法、分子生物学检测方法及防治等研究进展。     

西瓜食酸菌Ⅲ型分泌效应物基因aopW功能初步分析

【背景】细菌性果斑病(bacterial fruit blotch,BFB)是葫芦科植物上一种严重的检疫性病害,其病原菌为西瓜食酸菌(Acidovorax citrulli)。目前已知Ⅲ型分泌效应物(typeⅢsecreted effectors,T3SEs)是该病菌的关键致病因子,但对其效应物功能和作用机制的认识非常有限。【目的】鉴定西瓜食酸菌Ⅲ型分泌效应物基因aopW,分析其编码蛋白质影响植物免疫的方式,为更深入地认识该基因在西瓜食酸菌致病机制中的作用奠定基础。【方法】利用生物信息学分析其序列特征;借助荧光定量PCR技术分析aopW的表达调控及其与抗病相关基因表达间的关系;利用基因突变及基因功能互补手段,通过分析致病性、寄主活性氧积累量等解析基因功能;采用瞬时表达技术了解AopW诱导非寄主hypersensitive response (HR)能力及其亚细胞定位情况。【结果】aopW基因启动子区存在Ⅲ型分泌系统(type Ⅲ secretion system,T3SS)核心基因结合位点,其编码的蛋白不存在信号肽和跨膜螺旋区,与Ⅲ型分泌效应物harpin蛋白同源;T3SS核心基因hr...     

hrpD6基因决定白叶枯病菌在烟草上的过敏反应和在水稻上的致病性

【目的】白叶枯病菌hrp基因簇由包括hrpD6在内的26个hpa-hrp-hrc基因组成,与植物互作后形成Ⅲ型分泌系统(T3S),将T3S效应分子注入寄主细胞中从而决定在非寄主上的过敏反应(HR)和在水稻上的致病性。但hrpD6基因是否参与了白叶枯病菌在非寄主上的过敏反应(HR)和在水稻上的致病性(pathogenicity)还不清楚。【方法】借助同源重组方法,本研究对白叶枯病菌hrpD6基因进行了突变。【结果】PCR和Southern杂交结果显示,hrpD6基因被成功敲除。烟草上测定结果显示,hrpD6突变体ΔPhrpD6丧失了HR激发能力。致病性测定发现,ΔPhrpD6在水稻苗期不能形成水渍症状,在成株期水稻上不具有致病性,并且细菌生长能力显著下降。功能互补结果显示,hrpD6基因可恢复ΔPhrpD6在烟草上激发HR和在水稻上的致病性以及在水稻组织中的生长能力。RT-PCR结果显示,hrpD6基因的转录表达不仅受水稻诱导,而且受hrpG和hrpX基因调控。不仅如此,hrpD6基因突变还影响T3S效应分子hpa1基因的转录表达和Hpa1蛋白的分泌,暗示hrpD6基因对hpa1基因转录表达具有调控作用。【结论】hrpD6基因的缺失导致白叶枯病菌不能激发烟草产生HR和和丧失在水稻上的致病性,主要是HrpD6对hpa1基因转录表达具有调控作用,并影响T3S效应分子Hpa1的分泌。这些结果为进一步分析hrpD6是否参与T3S分泌装置的形成和调控其它hrp基因的转录表达从而决定病菌在非寄主上的HR和在水稻上的致病性,提供了科学线索。     

茄科作物青枯菌NADH脱氢酶F亚基在细胞运动和致病性中的功能研究（英文）

【目的】劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum)在茄科作物上引起严重的细菌性青枯病,本研究旨在发掘青枯劳尔氏菌与致病相关的基因。【方法】利用Tn5转座子构建随机插入突变体,分析生物膜形成、细胞运动和致病性;对有表型变化的突变体,运用TAIL-PCR方法鉴定Tn5插入位点,确定所突变的基因。【结果】以模式菌株GMI000为出发菌,总共获得了400个突变体,其中2个突变体不能形成生物膜,在软琼脂平板上的运动能力下降;接种感病番茄植物,这2个突变体都不能引起萎焉症状。TAIL-PCR结果显示,2个突变体的Tn5插入位点都在NADH脱氢酶F亚基(nuoF)中,距离翻译起始位点分别为103-bp和225-bp。ripAY基因启动子推动的nuoF基因互补载体,完全恢复了2个突变体的表型。【结论】NADH脱氢酶复合物是微生物呼吸电子传递链中的第一步催化酶。我们的结果表明,NADH脱氢酶复合物对R. solanacearum生物膜形成、细胞运动和致病性也有重要作用。     

水稻条斑病菌pilT基因在致病性中的功能分析

【目的】本实验室前期研究发现水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)RS105菌株中pil T基因Tn5转座子插入突变体在寄主水稻上致病性明显降低,在非寄主烟草上激发过敏反应(hypersensitive response,HR)的能力也明显减弱。为了揭示pilT基因在Xoc菌株中的功能,本文进行了深入研究。【方法】本实验通过无标记双交换敲除的方法获得Xoc RS105菌株pil T基因缺失突变体RΔpilT,并对该突变体的游动性以及生物膜等表型进行了检测。【结果】与野生型RS105菌株相比,敲除突变体RΔpilT不仅在感病水稻IR24上的致病性显著降低,在非寄主烟草上产生过敏反应的能力减弱,而且突变体游动性降低,生物膜含量增加,互补子能够恢复上述缺陷至野生型水平。qRT-PCR结果显示,在RΔpil T中,hrpG、hrpX、hrcC、clp、rpfG、pilA、pilC基因表达量明显降低。【结论】Xoc中pilT为重要的毒性相关基因,其致病性与游动性和生物膜含量变化相关,并且受clp、rpfG、pilA、pilC等基因调控。pil T基因编码的Pil T蛋白是构成IV型菌毛的亚基之一,为菌体运动提供能量。本文对pilT基因的功能研究,为进一步分析IV型菌毛在Xoc中的功能提供了线索。     

橡胶树胶孢炭疽菌T-DNA插入突变体库构建及其致病缺陷转化子筛选

【目的】进一步研究橡胶树胶孢炭疽菌致病分子机理。【方法】通过含ILV1基因(具氯嘧磺隆抗性)的pSULF.gfp双元载体农杆菌AGL-1介导进行橡胶树胶孢炭疽菌遗传转化,利用氯嘧磺隆抗性标记筛选转化子,对转化子PCR验证及荧光显微观察;采用离体古铜期橡胶树叶无伤接种法进行致病性缺陷转化子筛选,并对转化子进行遗传稳定性检测。【结果】获得含3 721个转化子的T-DNA插入突变体库,转化效率为150 400个转化子/106孢子,从3 721个转化子中筛选得到致病性缺陷转化子25个;随机选取20个转化子进行遗传稳定性测定,在不含氯嘧磺隆PDA平板上继代培养10次后仍保持氯嘧磺隆抗性,且表型稳定,表明插入外源基因能够稳定遗传。【结论】可以利用根癌农杆菌介导橡胶孢炭疽菌转化,构建橡胶树胶孢炭疽菌T-DNA插入突变体库,筛选致病缺陷突变菌,为进一步研究该菌致病相关基因提供材料。     

水稻白叶枯病菌TonB-Dep-Rec蛋白家族成员Tdrxoo的功能鉴定

【目的】旨在揭示水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzae,Xoo)致病性和运动性及其基因表达的调控途径。【方法】本研究通过基因克隆、序列分析和缺失突变方法,对与应答调节子GacAxoo互作的Tdrxoo的分子特征和功能进行了鉴定。【结果】利用序列特异性引物进行基因扩增,成功地从野生型菌株PXO99A中克隆了tdrxoo基因。Tdrxoo与其它病原黄单胞菌的同源序列高度保守,具有TonB-Dependent-Receptor(TDR)结构域,推测其是位于细菌外膜、可能接收来自细菌体外环境信号的蛋白。用基因标记交换法,构建了△tdrxoo基因缺失突变体。与PXO99A相比,Δtdrxoo在人工培养条件下的生长受到影响,致病性完全丧失,胞外纤维素酶和木聚糖酶活性和运动能力显著减弱,基因互补可以使之恢复;Δtdrxoo嗜铁素产生无明显改变。【结论】Tdrxoo作为一种细胞外膜蛋白,可能参与调控了病菌的生长、致病性、胞外酶活性和运动性等表型。     

甲烷古菌群感效应信号分子的检测

竹节状甲烷鬃菌(Methanosaeta harundinacea)6Ac是本实验室分离自厌氧颗粒污泥中的甲烷古菌新种。该菌具有短杆(3μm-5μm)和长链状(>200μm)两种细胞形态,且与细胞密度相关,暗示该菌可能存在群感效应调控的细胞形态变化。【目的】验证该菌存在群感效应信号分子并与细胞形态变化相关。【方法】用高丝氨酸内酯指示菌Agrobacterium tumefaciens NTL4检测菌株6Ac的培养液,并用购买的高丝氨酸内酯标准品加入短杆菌株6Ac检测形态变化。【结果】菌株6Ac的培养液中含有高丝氨酸内酯类物质。实验证明化学合成的高丝氨酸内酯N-(β-酮基)辛酰高丝氨酸内酯能够促进竹节状甲烷鬃菌的长链细胞形成。而且在马氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina mazei)、热自养甲烷杆菌(Methanothermobacter thermautotrophicus)和甲酸甲烷杆菌(Methanobacterium formicicum)的培养液中也检测到了高丝氨酸内酯。【结论】多种甲烷古菌可以产生高丝氨酸内酯类物质,并可能以此类物质作为群感效应的信号分子。     

Development of genome-wide SSR markers in melon with their cross-species transferability analysis and utilization in genetic diversity study

Simple sequence repeats (SSRs) are one of the most informative and widely used molecular markers in plant research. The melon draft genome has provided a powerful tool for SSR marker development in this species in which there are still not enough SSR markers. We therefore developed genome-wide SSR markers from melon, which were used for genetic diversity analysis in melon accessions and comparative mapping with cucumber and watermelon. A total of 44,265 microsatellites from the melon genome were characterized, of which 28,570 SSR markers were developed. In silico PCR analysis with these SSR markers identified 4002 and 1085 with one amplicon in cucumber and watermelon genome, respectively. With these cross-species transferable melon SSR markers, the chromosome synteny between melon and cucumber as well as watermelon was established, which revealed complicated mosaic patterns of syntenic blocks among them. We experimentally validated 384 SSR markers, from which 42 highly informative SSR ones were selected for genetic diversity and population structure analysis among 118 melon accessions. The large number of melon SSR markers developed in this study provides a valuable resource for genetic linkage map construction, molecular mapping, and marker-assisted selection (MAS) in melon. Furthermore, the cross-species transferable SSR markers could also be useful in various molecular marker-related studies in other closely related species in Cucurbitaceae family in which draft genomes are not yet available.     

江苏省不同种植年限的西/甜瓜农田土壤线虫群落特征

在江苏省主要西/甜瓜产区,采集不同种植年限的西/甜瓜农田土壤,采用线虫形态学的鉴定方法,分析了不同种植年限西/甜瓜农田土壤线虫的数量、群落结构及相关生态指数的变化。结果表明:所有调查样点中,共发现土壤线虫54属,平均682条·100 g^-1干土,其中原杆属线虫、拟丽突属线虫和矮化属线虫在不同种植年限的西/甜瓜农田土壤中均为优势属;随着种植年限的增加,土壤线虫的总数量虽无显著变化,但其中食细菌类线虫和杂食-捕食类线虫数量显著减少,而植物寄生类线虫数量显著增加;植物寄生类线虫中的矮化属、根结属线虫数量不断增加;随着种植年限的增加,土壤线虫的多样性指数(H)、瓦斯乐斯卡指数(WI)、自由生活线虫成熟度指数(MI)显著降低,线虫通道指数(NCR)、植物寄生线虫成熟度指数(PPI)、PPI/MI显著升高,其他指数无显著变化;相关性分析结果显示,土壤线虫数量与土壤pH、速效磷、有效锌和有效硼均呈显著正相关;土壤p H、有机质、全氮、速效钾、有效硼和有效锌对土壤优势属线虫的影响较大;连续种植西/甜瓜会增加土壤植物寄生类线虫数量,进而可能造成西/甜瓜连作障碍的发生;连续种植6～1...     

黄瓜资源对黄瓜绿斑驳病毒广东分离物的抗性水平鉴定

【背景】黄瓜绿斑驳花叶病毒(Cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV)是严重威胁葫芦科作物生产的毁灭性病原之一,该病毒已入侵我国十多个省份,危害西瓜、黄瓜等作物并造成严重的经济损失。早在2009年广东即发现CGMMV为害西瓜和黄瓜,但黄瓜等葫芦科作物对其抗性情况尚不清楚。【方法】采用人工机械摩擦接种方法,测定了14份黄瓜种质资源对CGMMV广东分离物的抗性水平。【结果】从广东葫芦病样中分离获得CGMMV,该病毒分离物MP基因序列与国内报道的各分离物同源率均在99%以上;14份黄瓜种质资源对该病毒分离物均表现为感病。【结论与意义】广东主要黄瓜资源对CGMMV均表现为感病,这为我省防控该病毒病提供了科学依据,也为黄瓜抗病育种提供了指导。     

二化螟钙黏蛋白CAD1的原核表达及与Cry1Ac、Cry2Aa蛋白的结合

【目的】二化螟是水稻的重要害虫之一,钙黏蛋白(cadherin,CAD)是一类重要的Bt杀虫蛋白受体,在获得二化螟钙黏蛋白基因(Cs CAD1)的基础上,明确Cs CAD1蛋白与Cry1Ac和Cry2Aa蛋白的结合能力。【方法】利用PCR技术克隆Cs CAD1基因片段,将构建的p ET-28a-(+)-Cs CAD1重组质粒转入原核表达菌株BL21(DE3)中,IPTG诱导表达。目的蛋白经Ni柱亲和纯化后SDS-PAGE电泳检测,利用western blot和ligand blot技术分析其与Cry1Ac和Cry2Aa蛋白的结合能力。【结果】重组载体可在表达菌株BL21中表达一个约44 ku的蛋白,原核表达载体构建成功。SDS-PAGE显示该蛋白条带单一,且纯度较好。Ni柱亲和层析纯化该目的蛋白后进行Ligand blot分析,结果显示Cs CAD1重组蛋白可以与Cry1Ac和Cry2Aa蛋白结合。【结论】Cs CAD1蛋白可以与Cry1Ac和Cry2Aa蛋白结合,是潜在的Cry蛋白受体,所得结果有助于阐明Cry1Ac和Cry2Aa蛋白对二化螟的作用机制。     

Characterization of adaptability components of Brazilian isolates of Macrophomina pseudophaseolina

Macrophomina pseudophaseolina is a new Macrophomina species reported on different crop and weed species in Brazil, India and Senegal, but to date there are no studies about its adaptability components. In this work, a collection of 62 M. pseudophaseolina isolates obtained from roots of the weed species Trianthema portulacastrum and Boerhavia diffusa collected in Northeastern Brazil, was used to: (a) study the effect of temperature and salinity on mycelial growth, (b) to determine their sensitivity to the fungicide carbendazim and (c) to assess their aggressiveness on melon and watermelon seedlings. Results showed variability among M. pseudophaseolina isolates. The optimum temperature for mycelial growth ranged between 26.4 and 38.1ºC. NaCl reduced the in vitro growth of all isolates, which were also highly sensitive to the fungicide carbendazim, exhibiting EC₅₀ values ranging from 0.013 to 0.089 mg/L a.i. Disease severity values on melon and watermelon seedlings showed that M. pseudophaseolina isolates were more aggressive in melon than in watermelon. Information about adaptability components of M. pseudophaseolina obtained in this study could be incorporated on breeding programs for melon and watermelon crops.     

葫芦科植物幼嫩子房壁制片技术的优化及其染色体倍性鉴定

该研究利用黄瓜、甜瓜、西瓜和西印度黄瓜这几种葫芦科植物的幼嫩子房壁作为材料进行染色体制片,探索子房材料的样品大小、预处理时间和酶解时间对染色体制片的影响及其优化,并用该制片方法对黄瓜候选单倍体植株的子房壁进行倍性鉴定和荧光原位杂交实验。结果发现:(1)黄瓜、甜瓜、西瓜和西印度黄瓜的幼嫩子房壁最佳预处理时间分别为1 h 30 min、1 h、55 min和45 min,子房长度为0.2～1 cm,子房壁材料切成边长为1～1.5 mm小块,酶解时间为1 h 10 min～1 h 20 min时,用该优化制片方法均可观察到较多的分裂相。(2)利用该方法鉴定结果显示,葫芦科植物黄瓜、甜瓜、西瓜和西印度黄瓜的染色体分别为14、24、22和24条,黄瓜候选单倍体植株的体细胞染色体数为7条。(3)将该制片方法获得的染色体装片用于荧光原位杂交结果显示,在二倍体黄瓜染色体中有3对明亮的45S rDNA杂交信号和1对5S rDNA杂交信号,而单倍体黄瓜中相应信号数量均减半;在甜瓜、西瓜和西印度黄瓜中均有2对45S rDNA杂交信号和1对5S rDNA杂交信号。研究认为,利用葫芦科植物子房壁作为制片材料,不仅可以获得良好的分裂相,还具有易于取材、制片效率高等优点,因此子房壁制片法是研究植物染色体数目和鉴定倍性的有效方法,且该制片方法也适用于进一步的荧光原位杂交分析。     

Occurrence of Melon Necrotic Spot Virus in Crete (Greece)

Since 1982 melon plants cv. Galia grown in plastic houses showed severe leaf and stem necrosis. A virus isolated from affected plants infected only Cucurbitaceae. Systemic infections were only developed in melon and Luffa acutangula, while a severe hypocotyl necrosis was observed in watermelon. Purified virus sedimented in sucrose gradients as a single component and reacted only with antisera to melon necrotic spot virus (MNSV). Seed transmission (22.5%) of the virus was observed m melon plants grown from seed of naturally infected melons, but the virus could not be detected in triturated seeds. The virus could be isolated from leachate of contaminated soil and melon plants became infected when grown in contaminated soil or when watered with suspensions of virus. These properties suggest that the virus is an isolate of MNSV.     

棉铃虫中肠钙粘蛋白、氨肽酶N及碱性磷酸酯酶的抗血清对Cry1Ac和Cry2Aa毒力的影响

【目的】Cry1A和Cry2A类Bt蛋白通过特异性地与昆虫中肠上的受体蛋白结合而发挥杀虫作用,现已广泛应用于转基因抗虫作物。本研究旨在进一步明确Cry2A类蛋白的作用机制和Cry1A受体蛋白在Cry2A发挥毒力中的作用。【方法】本研究首先提取了棉铃虫Helicoverpa armigera的BBMV,制备了钙粘蛋白(CAD)、氨肽酶N(APN)和碱性磷酸酯酶(ALP)3种受体蛋白的抗体和抗血清;然后,利用Western blot检测BBMV上这3种受体蛋白后,利用抗体封闭技术比较了敏感棉铃虫和Cry1Ac抗性棉铃虫(BtR)中3种受体蛋白的抗血清对Cry1Ac和Cry2Aa毒力的影响。【结果】对敏感品系棉铃虫,这3种已知的Cry1Ac受体蛋白抗血清显著地降低了Cry1Ac和Cry2Aa的毒力。其中APN抗血清对Cry1Ac毒力的影响最大,棉铃虫幼虫的死亡率降低了84.44%;ALP抗血清对Cry2Aa的毒力影响最大,棉铃虫幼虫死亡率比对照降低了71.04%。Cry1Ac对Cry1Ac抗性棉铃虫(BtR)的毒力显著降低,Cry2Aa的毒性也减弱。在Cry1Ac抗性棉铃虫(BtR)中,3种受体抗血清对Cry1Ac的影响比在敏感棉铃虫中的影响小,尤其是CAD和APN抗血清对Cry1Ac毒力的抑制率显著低于在敏感棉铃虫中的抑制作用;CAD和ALP抗血清对Cry2Aa毒力的影响与在敏感棉铃虫中的影响差异不显著,但APN抗血清可以显著降低Cry2Aa对Cry1Ac抗性棉铃虫(BtR)的毒力。【结论】棉铃虫CAD,APN和ALP不仅参与了Cry1Ac的杀虫过程,也对Cry2Aa毒力有一定的影响,而且这3种蛋白可能与棉铃虫对Cry1Ac和Cry2Aa产生抗性及交互抗性相关。