新疆棉花黄萎病株内生真菌荧光定量检测及时空动态分析

【背景】棉花黄萎病严重制约新疆棉花持续高产和稳产,内生菌在棉花黄萎病生物防治中潜力巨大。棉花黄萎病发生与内生菌有密切关系,但棉花黄萎病株内生真菌含量的研究鲜见报道。【目的】了解棉花黄萎病株内生真菌数量的时空动态变化及其与黄萎病病原数量的关系。【方法】用TaqMan探针实时荧光定量PCR方法对棉花黄萎病株内生真菌数量进行周年动态测定,分析棉花内生真菌数量与黄萎病原菌数量的关系。【结果】不同生育时期棉花植株根部内生真菌数量表现出不同变化趋势。库尔勒棉花吐絮期根部最大值达1.46×10~9 copies/g FRW,阿拉尔棉花根部内生真菌数量表现为蕾期缓慢上升,花铃期达到最大值,为8.30×10~7 copies/g FRW。棉花根部内生真菌数量以南疆棉区库尔勒的数量最高,吐絮期平均达1.46×10~9 copies/g FRW;其次为阿拉尔,花期平均达8.30×10~7 copies/g FRW;精河最少,苗期平均为1.85×10~4 copies/g FRW。棉花根部内生真菌数量的空间变化趋势是南疆、东疆、北疆依次递减:南疆库尔勒和阿拉尔内生真菌数量较高,库尔勒吐絮期达到最大值1.46×10~9 copies/g FRW,其次为阿拉尔8.30×10~7 copies/g FRW,精河最低1.85×10~4 copies/g FRW。精河棉花内生真菌数量与黄萎病病原菌数量显著正相关,其皮尔逊相关系数高达0.639。石河子和哈密棉花内生真菌与黄萎病病原菌呈负相关,其相关系数分别为-0.180和-0.275。其他内生真菌与黄萎病病原菌之间存在正相关,但相关性不显著。【结论】棉花黄萎病株根部内生真菌含量较高,内生真菌数量均随采样棉花生育时期和采样地点不同而呈现波动性变化,内生真菌数量最大值出现在库尔勒花铃期。     

棉花内生细菌数量动态及其对棉花黄、枯萎病菌的拮抗作用

摘要：【目的】了解棉花内生细菌数量动态,从棉花中获得拮抗黄、枯萎病菌的内生细菌资源【方法】对棉花根、茎、叶表面灭菌,采用稀释平板法分离棉花内生细菌;通过对峙培养法体外鉴定分离的棉花内生细菌对棉花黄、枯萎病菌的拮抗作用,并对拮抗棉花黄、枯萎病菌的内生细菌16S rDNA序列进行了分析【结果】棉花根中内生细菌的数量显著高于茎、叶;根的苗期总体内生细菌数量低于开花期、吐絮期,茎、叶中的内生细菌数量在不同生育期呈现一定的波动性,但趋势性不明显;6个棉花品种根中内生细菌平均数量差异并不显著,但茎、叶中内生细菌数量不同品种间呈现一定程度差异。平板对峙鉴定显示:棉花根中具有较高比例的拮抗棉花黄、枯萎病菌的内生细菌,拮抗强致病落叶型黄萎病菌（V107）的内生细菌比例不仅低于枯萎病菌（F108）,而且低于非落叶型黄萎病菌（V396）。同时拮抗棉花黄、枯萎病菌的内生细菌有44株,16S rDNA分子序列分析表明：这些拮抗内生细菌的类群包括了两个门(变形杆菌门、拟杆菌门)8个属,其中10个菌株与已报道菌株相似性<97%,可能是新的种（属）,优势种群为肠杆菌属（18株）、泛菌属（15株）。【结论】棉花的品种、生育期与器官影响棉花内生细菌数量;棉花拮抗黄、枯萎病菌的内生细菌具有优势种群,且具多样性。     

棉花维管组织内生细菌分析之一——不同抗性品种含菌动态与土质和生育期的关系

于１９９３年棉花生长季节,对种植在偏砂性和偏粘性土壤中的不同抗枯萎病品种中棉－１２、８６－１、川７３－２７和感病品种邯郸－１４进行了内生细菌分析。试验分别在五叶期、现蕾期和开花结铃后期取样,在ＴＳＡ培养基上分离维管组织内生细菌,共获得细菌分离物５３００余株。细菌数量经ＳＡＳ软件进行统计分析,结果表明,不同品种、不同土质及不同生育期的含菌量变化,在ａ＝０．０５水平上差异显著。四个品种在偏砂性土中的内生细菌含量均高于偏粘性土壤中的棉株,三个抗枯萎病品种的含菌量也均高于感病品种邯郸－１４,其中以８６－１含菌量最高,其次为中棉－１２,再次为川７３－２７。不同生育期的菌量变化是五叶期最低,现蕾期最高,开花结铃后期又下降,但仍高于五叶     

不同红树林地区老鼠簕内生放线菌的分离及其环境适应性

【目的】比较不同红树林地区的老鼠簕内生放线菌的地理分布,了解内生放线菌与其所处环境的相关性。【方法】分别从5个不同地点的红树林采集老鼠簕全株植物,采用9种分离培养基,从植株不同部位分离内生放线菌,用16S rRNA基因序列分析鉴定到属,用添加不同NaCl浓度的ISP 2液体培养基进行耐盐度测试,用无氮基础培养基进行固氮活性测试。【结果】共分离得到内生放线菌52株,其中从叶、茎和根部分别获得5株、2株和45株,花和果中未分离到。52株内生放线菌分别属于小单孢菌属(47株),链霉菌属(3株),疣孢菌属(1株)和继生菌属(1株)。48株菌表现出耐盐或嗜盐特征,其中18株最高耐盐度20%,4株不能在无盐条件下生长,12株菌可在含有3.3%NaCl的培养基上生长良好。4株菌可在无氮培养基下生长。【结论】对47株内生小单孢菌的地理分布分析表明,老鼠簕内生小单孢菌的类群因不同地理位置有很大差异。耐盐和固氮活性测试结果表明了老鼠簕内生放线菌对环境的适应性。     

新疆喀什地区牧草盲蝽为害棉花防治指标研究

【目的】害虫防治指标是害虫管理系统中进行优化决策的主要依据。本文研究了新疆棉区牧草盲蝽Lygus pratensis(Linnaeus)不同时期对棉花为害与棉花产量损失的关系,制定棉田防治指标,以期为新疆棉田牧草盲蝽防治提供理论和基础。【方法】利用二次正交旋转组合设计,建立以蕾期、花期和铃期牧草盲蝽种群数量与棉花产量损失的回归方程,并结合棉花经济允许损失率,制定棉田蕾期、花期和铃期牧草盲蝽防治指标。【结果】牧草盲蝽种群数量与棉花产量损失的回归方程:Y=12.906+5.273X1+4.780X2+2.365X3+4.588X12+3.331X22+2.910X32。蕾期牧草盲蝽成虫为害对棉花产量损失的影响最大,其次是花期和铃期。牧草盲蝽防治指标,蕾期为12头/百株、花期为20头/百株、铃期为41头/百株。【结论】本研究在棉花不同生育期的基础上,分别制定各个生育期牧草盲蝽防治指标,既简捷实用,又便于农民掌握,能更好的指导防治工作,同时可为新疆棉田牧草盲蝽防治提供理论基础。     

两株具促生作用的苜蓿内生菌的分离纯化与鉴定

【目的】分离具有植物促生功能的苜蓿内生菌。【方法】从苜蓿的新鲜组织中分离纯化菌株,进行16S r RNA基因序列分析,生理生化鉴定并检测内生菌对苜蓿的促生特性。【结果】获得两株苜蓿内生菌,成团泛菌ASR16和短小芽孢杆菌ALR33。两株菌株均能产生植物生长激素IAA和嗜铁素,能溶解磷,对苜蓿的促生作用明显。【结论】获得两株具有植物促生特性的苜蓿内生菌ASR16和ALR33,可作为微生物菌肥的研究基础。     

北疆棉田捕食性天敌昆虫应对棉蚜的数量反应

【目的】棉蚜Aphis gossypii是新疆棉田的主要害虫,近来的研究多集中于南疆棉区,较少关注北疆棉田在新种植模式下的天敌种群数量发生规律。本文研究了北疆棉田棉蚜的优势种捕食性昆虫数量发生规律。【方法】对五家渠地区棉田中棉蚜及其4种主要捕食性天敌昆虫(2种瓢虫和2种草蛉)的种群数量进行了持续2年的跟踪调查。【结果】不同种捕食性天敌昆虫对棉蚜种群数量变化具有不同的响应,具体表现为:七星瓢虫Cocinella septempunctata数量随蚜虫数量增大而显著增大,多异瓢虫Hippodamia verigata和普通草蛉Chrysopa carnea随蚜虫数量增大而逐渐增大,而大草蛉Ch.septempunctata种群数量与棉蚜数量无关;连续2年的大田调查均发现,这4种捕食性昆虫种群数量在7月底有一高峰,而且七星瓢虫和大草蛉数量大于多异瓢虫和普通草蛉。【结论】七星瓢虫和大草龄是北疆五家渠地区棉田棉蚜的优势天敌。     

新疆不同寄主植物苹果蠹蛾成虫动态调查

【背景】苹果蠹蛾是世界性重大检疫害虫,新疆是我国最早发现该虫的地区。监测苹果蠹蛾的种群动态能提高控制效率并阻止其在非疫区蔓延。【方法】利用性诱剂于2008~2009年期间监测苹果蠹蛾成虫在苹果园、梨园、李子园、桃园等生境下种群动态。【结果】苹果蠹蛾在北疆有2个明显高峰期,越冬代成虫高峰期为5月中旬至6月上旬,第1代成虫高峰期为7月中旬至8月中旬;在南疆有3个明显高峰期,分别为6月底至7月上旬、7月下旬至8月上旬和8月底至9月中旬。南疆和北疆的种群数量差异不是很大,单个性诱剂高峰期的种群数量小于10头,平均0.5~2.0头;同一区域苹果蠹蛾在不同作物之间存在一定的差异,但集中在苹果园和桃园。【结论与意义】新疆北疆苹果蠹蛾成虫一年一般发生2代,南疆3代。苹果蠹蛾以苹果园为主要发生区域,同一区域的苹果蠹蛾在相邻果园的苹果、葡萄、梨树上的种群动态具有密切相关性。苹果蠹蛾的种群动态为准确判定防治关键期提供依据,其在不同作物之间的相关性,为区域重点监测对象的判定提供基础依据。     

黄瓜初花期与结瓜期叶片可培养内生细菌多样性研究

【目的】研究黄瓜初花和结瓜两个生长期叶片可培养内生细菌的多样性。【方法】采用叶片表面消毒、菌种分离、16S rDNA序列扩增和系统发育分析进行了系统研究。【结果】两时期黄瓜内生细菌的种类、数量及优势菌的种类都有明显差异。初花期叶片含菌量为(2.6±0.18)106CFU/g鲜重,分离出的38株内生细菌分别属于短小杆菌属(Curtobacterium sp.)、节杆菌属(Arthrobacter sp.)、微杆菌属(Microbacterium sp.)等14个已知属,其中优势种类为短小杆菌属菌株;结瓜期叶片含菌量为(5.2±0.42)105CFU/g鲜重,分离出的43株内生菌分别属于泛菌属(Pantoea sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)等11个已知属,其中优势种类为泛菌属菌株。【结论】初花期内生菌含量是结瓜期的5倍,两时期内生菌的种类表现出很强的差异,体现出黄瓜不同生育期可培养内生菌数量和种类的多样性,相关研究为黄瓜促生内生细菌的理论探索和生产应用提供一定的研究基础。     

柑橘黄龙病赣南脐橙内生菌种群结构分析

【目的】分析赣南脐橙黄龙病植株和健康植株叶片内生菌,对比不同培养条件下培养出的内生菌,为筛选出对柑橘黄龙病原菌有影响的伴生菌奠定理论基础。【方法】通过PCR方法对脐橙中黄龙病菌进行验证,并基于16S r RNA基因高通量测序技术对患病与健康赣南脐橙叶片内生菌以及不同培养基富集培养后的内生菌进行多样性分析。【结果】所采集样品中有5株患病株,5株健康株。5株病株中共同含有的细菌属有13个,其中7个在5株健株中也共同存在。Defluviicoccus属和Granulicella属在病健株植物中都是优势菌属,且在健株中的平均含量高于病株。病株与健株的样品相似度存在明显界线。富集培养后不同样本和不同培养基中菌属分布不同。肠杆菌属(Enterobacter)、短小杆菌属(Curtobacterium)、假单胞菌属(Pseudomonas)和泛菌属(Pantoea)得到了大量富集,不动杆菌属和沙雷氏菌属等9个菌属富集量较少。另外,培养和未培养各样本间未分类菌(Unclassified)含量差异也较大。【结论】赣南脐橙患病植株和健康植株叶片内生菌有着明显差异,黄龙病菌的存在改变了脐橙叶片原有内生细菌的菌群结构。从活体植物组织内直接检测才能得到真正的植物内生菌群落分布情况。通过分析菌群的差异,有望找到与柑橘黄龙病菌生长相关的伴生菌。     

巨菌草不同生长时期的内生固氮菌群组成分析

【背景】禾本科植物中存在着丰富的内生固氮菌资源,可为植物的生长、营养利用、增强抗逆性等起到重要的促进作用。【目的】揭示巨菌草不同生长时期根、茎、叶内生固氮细菌的组成及其变化。【方法】采用高通量测序技术对不同生长时期的巨菌草根、茎、叶内生固氮菌群进行群落分析。【结果】不同生长时期巨菌草根、茎、叶的15个样本分别得到4-6万条有效序列,主要分布在360 bp左右。根部巨菌草内生固氮菌群在成熟期最高,茎部和叶部均为拔节期最高,同一生长时期则为根叶茎,变化趋势与巨菌草植物样本的固氮酶活性变化趋势一致,其主要的菌群门类为变形菌门(Proteobacteria)和蓝藻菌门(Cyanobacteria),主要核心属为克雷伯氏菌属(Klebsiella)、草螺菌属(Herbaspirillum)和慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)。整体上看,根、叶部来源的各自微生物菌群组成较为接近,茎部来源的菌群与根部、叶部有交叉,成熟期根部的联合固氮菌群种类和丰度最高。典范对应分析表明各来源样本固氮菌群的组成主要受环境温度影响,其次为湿度和pH。【结论】不同生长时期巨菌草根、茎、叶固氮菌群的组成及丰度存在着较大的差异,本研究可为巨菌草内生固氮菌群资源的开发和利用以及种质资源库的建立提供基础依据。     

The effect of reduced phytoalexin production on the resistance of upland cotton (Gossypium hirsutum) to verticillium and fusarium wilts

The effect on disease development of inhibiting the production of the sesquiterpenoid phytoalexin hemigossypol (HG) in cotton resistant to both verticillium and fusarium wilts was investigated. Inhibition was achieved by treating the plants with the sodium salt of compactin, a competitive inhibitor of hydroxy-methylglutaryl (HMG) CoA reductase. Compactin treatment (150 μg litre^-1) reduced HG production by a mean of 48%. The enzyme inhibitor did not mimic symptoms in uninfected plants or significantly reduce the ability of the conidia of either Fusarium oxysporum f.sp. vasinfectum or Verticillium dahliae to germinate. Treatment of infected plants with compactin resulted in a breakdown of resistance to verticillium wilt but not to fusarium wilt. These results support the view that HG production is the primary mechanism of resistance to verticillium wilt, but not to fusarium wilt.     

Occurrence ofErwinia carotovora in the rhizosphere of cotton plants which escape verticillium wilt

Summary Thirty-five representative gram-positive and 180 gram-negative strains of bacteria were isolated from the rhizosphere of Acala cotton plants which had escaped verticillium wilt. The gram-negative strains were divided into 9 groups on the basis of the oxidase test, anaerobic fermentation of glucose, 3-ketoglycoside formation, catalase, and fluorescent pigment formation. Most of these organisms wereE. carotovora types.In vitro antagonism toward Verticillium was exhibited by many of the soft-rotting organisms and several of the others. Dipping cotton seeds in a suspension of one antagonistic Agrobacterium strain or amending soil with a bacteria-carrot mixture prior to planting reduced the incidence and severity of verticillium wilt.     

新疆药用植物牛至内生细菌多样性与抗菌活性

【背景】植物内生菌作为微生物群落中一类非常重要的组成部分,在多个领域都有广泛的应用价值,如促进植物生长、抵抗病虫害、生物固氮、降解有毒有害化合物等。【目的】进一步丰富新疆野果林苹果腐烂病害的生防资源以及分析牛至内生细菌多样性特征。【方法】通过纯培养方法,对健康植物牛至组织进行内生细菌的分离纯化,并进行16S rRNA基因序列分析;再利用平板对峙法筛选具有抑制苹果腐烂病病原菌生长的内生细菌。【结果】共分离到168株内生细菌,最终确定为4门5纲8目12科17属,其中优势属为芽胞杆菌属(Bacillus)。由分离实验结果可知,M1号TSA培养基,M5号组氨酸-棉子糖培养基和M6号NA培养基是分离牛至内生细菌较为理想的培养基;采自新源县野果林的牛至内生细菌多样性较为丰富,在牛至根部内生细菌种类更多;通过拮抗实验共筛选出59株牛至内生细菌具有较好的抑菌效果。【结论】新疆药用植物牛至内生细菌的物种多样性较为丰富,而且富含一批有效抑制野苹果腐烂病病原菌生长的内生细菌菌株。因此,本研究在新疆野果林苹果腐烂病的生物防治和药用植物内生细菌种质资源的填补等方面具有重要意义。     

Expression of baculovirus anti-apoptotic genes p35 and op-iap in cotton (Gossypium hirsutum L.) enhances tolerance to verticillium wilt

Background

Programmed cell death plays an important role in mediating plant adaptive responses to the environment such as the invasion of pathogens. Verticillium wilt, caused by the necrotrophic pathogen Verticillium dahliae, is a serious vascular disease responsible for great economic losses to cotton, but the molecular mechanisms of verticillium disease and effective, safe methods of resistance to verticillium wilt remain unexplored.

Methodology/Principal Findings

In this study, we introduced baculovirus apoptosis inhibitor genes p35 and op-iap into the genome of cotton via Agrobacterium-mediated transformation and analyzed the response of transgenic plants to verticillium wilt. Results showed that p35 and op-iap constructs were stably integrated into the cotton genome, expressed in the transgenic lines, and inherited through the T₃ generation. The transgenic lines had significantly increased tolerance to verticillium wilt throughout the developmental stages. The disease index of T₁–T₃ generation was lower than 19, significantly (P<0.05) better than the negative control line z99668. After treatment with 250 mg/L VD-toxins for 36 hours, DNA from negative control leaves was fragmented, whereas fragmentation in the transgenic leaf DNA did not occur. The percentage of cell death in transgenic lines increased by 7.11% after 60 mg/L VD-toxin treatment, which was less than that of the negative control lines''s 21.27%. This indicates that p35 and op-iap gene expression partially protects cells from VD-toxin induced programmed cell death (PCD).

Conclusion/Significance

Verticillium dahliae can trigger plant cells to die through induction of a PCD mechanism involved in pathogenesis. This paper provides a potential strategy for engineering broad-spectrum necrotrophic disease resistance in plants.     

CGTase,a novel antimicrobial protein from Bacillus cereus YUPP-10, suppresses Verticillium dahliae and mediates plant defence responses

Verticillium wilt is a plant vascular disease caused by the soilborne fungus Verticillium dahliae that severely limits cotton production. In a previous study, we screened Bacillus cereus YUPP-10, an efficient antagonistic bacterium, to uncover mechanisms for controlling verticillium wilt. Here, we report a novel antimicrobial cyclodextrin glycosyltransferase (CGTase) from YUPP-10. Compared to other CGTases, six different conserved domains were identified, and six mutants were constructed by gene splicing with overlap extension PCR. Functional analysis showed that domain D was important for hydrolysis activity and domains A1 and C were important for inducing disease resistance. Direct effects of recombinant CGTase on V. dahliae included reduced mycelial growth, spore germination, spore production, and microsclerotia germination. In addition, CGTase also elicited cotton's innate defence reactions. Transgenic Arabidopsis thaliana lines that overexpress CGTase showed higher resistance to verticillium wilt. Transgenic CGTase A. thaliana plants grew faster and resisted disease better. CGTase overexpression enabled a burst of reactive oxygen species production and activated pathogenesis-related gene expression, indicating that the transgenic cotton was better prepared to protect itself from infection. Our work revealed that CGTase could inhibit the growth of V. dahliae, activate innate immunity, and play a major role in the biocontrol of fungal pathogens.     

荒漠植物黑沙蒿嫩枝与成熟枝内生菌群落结构差异

[背景]黑沙蒿是我国北方沙漠地区分布广泛、抗旱性能优良的固沙灌木,对稳定沙漠地区生态系统有至关重要的作用.[目的]内生菌在植物生命过程中扮演着重要角色,认识植物生长发育阶段幼嫩和成熟组织内生菌群的结构变化,对于理解菌群间的相互作用及保护宿主植物抵御生物和非生物胁迫具有积极意义.[方法]以宁夏拉巴湖林场黑沙蒿为研究对象,...