基于高精度转录组测序技术挖掘甘蔗抗梢腐病相关的NBS-LRR家族基因

甘蔗(Saccharum officinarum)是中国乃至世界第一大糖料作物,也是非常重要的生物能源作物。甘蔗在大田生长过程中经常遭遇病原菌侵入而诱发甘蔗病害,严重时会造成产量下降、品质受损,在广西蔗区常年大面积种植甘蔗,梢腐病的发生极为普遍,也常因此造成严重的经济损失。本研究以具有易感梢腐病特征的现代栽培种‘中蔗1号’为实验材料,采用一种更高精度的转录组测序新技术,在全基因组水平鉴定到含有NB-ARC结构域的NBS抗病基因(含等位基因)共2 324个,其中在‘中蔗1号’梢腐病病株与健康蔗株中存在差异表达的基因有101个。进一步对这些基因的结构域进行注释分析,确定了36个NBS-LRR类抗病基因。推测这些基因可能参与甘蔗对梢腐病致病菌的抵御以及病害侵染甘蔗后的一系列防御反应。     

利用荧光蛋白标记西瓜枯萎病菌的过氧化物酶体及细胞核

西瓜枯萎病是一种世界范围的西瓜毁灭性病害,其病原菌为尖孢镰刀菌西瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.niveum,FON)。研究病原菌生长发育和侵染的机制是解决病害的根本途径。利用荧光蛋白对细胞或细胞器进行标记,是病原菌研究中的重要方法。该研究利用绿色荧光蛋白和红色荧光蛋白对FON的细胞核和过氧化物酶体进行了荧光标记。通过农杆菌介导转化(Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation,AtMT),该文将3种不同的荧光定位载体分别导入FON,获得了细胞核红色荧光标记的转化子(潮霉素抗性,含mCherry-H2B融合蛋白),以及过氧化物酶体绿色(潮霉素抗性,含GFP-PTS1融合蛋白)和红色(潮霉素抗性,含DsRED-PTS1融合蛋白)荧光标记的转化子各1种。在标记细胞核的菌株中,菌丝、孢子都可见明亮、圆形的红色荧光点,荧光点与DAPI染色标记的细胞核区域完全重合。在过氧化物酶体标记的菌株中,菌丝、孢子中可见明亮的红色或绿色荧光成小点状分布,符合过氧化物酶体的分布特征,而且在脂类物质诱导的条件下,荧光点的数量明显增加。此外,该文还利用细胞壁荧光染色剂卡氏白对3种荧光蛋白标记菌株进行染色。结果显示,卡氏白染色产生的蓝色荧光与红、绿荧光蛋白的荧光在FON中互不干扰。转化子继代培养和初步分析表明,其表型与野生型无差异,菌株继代后荧光表达稳定、定位明显。该结果为进一步研究FON细胞器动态、生长发育与致病分子机制提供了方法和工具。     

一株水稻促生长内生真菌的绿色荧光蛋白基因标记与示踪

将绿色荧光蛋白基因(gfp)转入到碱蓬内生真菌JP4-1中并检测菌株在水稻幼苗中的定殖情况。采用PEG-Ca Cl2介导的原生质体转化方法将携带gfp基因的p CT74质粒与菌株基因组整合获得转化子,用转化子侵染水稻幼苗,荧光显微镜下示踪JP4-1菌株及其侵染特性。转化子经连续传代6次仍能发出绿色荧光且荧光强度良好,能够稳定遗传;经PCR验证gfp基因已成功转入JP4-1菌株和水稻幼苗植株内并表达。转化可获得稳定表达GFP的JP4-1转化子,JP4-1菌株可定殖于水稻幼苗的根、茎、叶,定殖位置为细胞间隙,其促生作用与野生型菌株无明显差别。     

农杆菌介导的小孢拟盘多毛孢遗传转化及突变体筛选

本研究通过农杆菌EHA105介导的方法,以含潮霉素抗性基因和GFP基因的双元载体pCAMBgfp为转化载体,对小孢拟盘多毛孢Pestalotiopsis microspora KFRD-2菌株进行遗传转化。基于潮霉素及GFP荧光抗性进行转化子的初步筛选,随后,进一步对转化子的菌落特征、菌丝生长速率、产孢量、荧光稳定性及致病力进行验证。结果获得阳性转化子100余株,转化效率达200个转化子/10⁶个孢子。大部分转化子与野生型菌株无明显形态及致病力差异。同时,获得了14株菌丝形态、产孢量或致病力与野生型存在明显差异的突变株,可用于小孢拟盘多毛孢关键致病基因的挖掘验证及致病机理等研究。     

基于PEG介导原生质体转化构建粉红聚端孢荧光标记

粉红聚端孢是多种植物的重要病原菌。本研究通过酶解粉红聚端孢幼嫩菌丝细胞壁获得原生质体,用PEG介导原生质体转化将携带GFP基因和博来霉素抗性基因的外源DNA随机插入粉红聚端孢基因组,共获得博来霉素抗性菌株90株,转化效率达18个/μg。选取22株转化子荧光观察,发现均可表达荧光,菌株间荧光强度不同,其中10株转化子荧光表达较强。与野生型相比,突变菌株TR45的菌落生长、产孢量和致病力等生物学特性均未改变,在不含博来霉素的培养皿中继代培养10代荧光仍能稳定表达。本研究构建的高效原生质体制备和PEG介导粉红聚端孢遗传转化方法,可用于该菌基因功能研究,绿色荧光标记菌株可用于病菌侵入、田间监测、侵染循环等发生规律研究。     

板栗疫病菌绿色荧光与红色荧光蛋白共定位载体的构建

低毒病毒-板栗疫病菌组合是研究病毒与宿主相互作用的一个优秀的模式系统.我们构建了含绿色荧光蛋白基因gfp的载体pCPXHY2GFP与含红色荧光蛋白基因rfp的载体pCPXG418RFP,并用于转化野生型菌株EP155,获得了以潮霉素为筛选标记、表达绿色荧光蛋白的转化株pCPXHY2GFP/EP155和以G418为筛选标记、表达红色荧光蛋白的转化株pCPXG418RFP/EP155.将载体pCPXG418RFP转化pCPXHY2GFP/EP155,获得的转化株能观察到绿色荧光蛋白与红色荧光蛋白共定位的现象.板栗疫病菌绿色荧光与红色荧光共定位载体pCPXHY2GFP与pCPXG418RFP的构建,为深入研究病毒与宿主相互作用的分子机制提供了强有力的研究材料.     

农杆菌介导香菇菌丝遗传转化体系的研究

香菇Lentinula edodes是世界第二大食药用真菌,随着其全基因组测序的完成,功能基因组学研究也逐渐展开,建立稳定的香菇转化体系是目前的研究热点。本文将探索以农杆菌为介导的遗传转化体系在香菇中进行随机插入突变的转化效率以及稳定性。构建的质粒p YN6982以潮霉素抗性基因hyg作为筛选标记基因,以增强型荧光蛋白基因egfp作为报告基因,以农杆菌EHA105和LBA4404为介导,同时转化了孢子单核体、原生质体单核体和双核体菌株。结果表明采用小米粒培养基进行菌丝培养和转化,经潮霉素抗性筛选,以及5代传代后,对转化子中的hyg和egfp基因进行PCR扩增和测序,验证了转化子的遗传稳定性。经过荧光显微观察表明,EGFP在转化子中可稳定表达。本研究探索出一种采用小米粒培养基培养菌丝并进行转化的新方法,建立了稳定的农杆菌介导的香菇遗传转化体系,为进一步开展香菇的基因功能研究奠定了良好的基础。     

杨树腐烂病菌(Cytospora chrysosperma)原生质体遗传转化体系的构建

【目的】通过分析不同酶解条件对金黄壳囊孢菌[Cytospora chrysosperma(Pers.)Fr.]原生质体释放的影响,建立高效制备原生质体及其遗传转化体系的方法,为开展杨树腐烂病菌的致病分子机制研究奠定基础。【方法】以杨树腐烂病菌菌株CFCC 89981为受体,在细胞壁降解酶作用下产生用于转化所需的原生质体,通过PEG(Polyethylene glycol)介导将g GFP DNA导入杨树腐烂病菌的原生质体中获得转化子。经PCR扩增、Southern blot和荧光观察验证g GFP DNA插入到杨树腐烂病菌基因组中并表达出GFP(Green fluorescent protein)蛋白。【结果】以p H 5.5的1.2 mol/L KCl为稳渗剂,杨树腐烂病菌菌丝经Driselase和Lysing enzymes共同酶解4 h可获得1.2×108个/m L原生质体,再生率可达63.74%±9.73%,FDA(Fluorescein diacetate)溶液染色结果显示98%左右的原生质体具有较高的活力。利用PEG介导的遗传转化方法,转化效率可达76个/μg DNA。PCR检测和Southern blot均可在转化子基因组中检测到GFP基因片段,且荧光检测转化子的菌丝均呈绿色荧光,表明GFP基因在杨树腐烂病菌中表达。此外,GFP转化子在无潮霉素抗性的PDA培养基中多代转接后仍稳定遗传并表达GFP蛋白。【结论】通过筛选酶解条件,获得高质量、高活性的杨树腐烂病菌原生质体,并利用PEG介导的转化方法建立了高效稳定的原生质体遗传转化体系。该体系的建立为杨树腐烂病菌的后续研究奠定了技术基础。     

绿色荧光蛋白和潮霉素抗性双标记载体转化草酸青霉菌P8的研究

草酸青霉菌P8(Penicillium oxalicum)溶磷菌株具有较强的溶解多种无机难溶磷的能力和促进作物生长的作用。为研究P8在作物根际的定殖状况,用携带加强型绿色荧光蛋白和潮霉素抗性的双标记载体转化溶磷青霉菌P8的原生质体,筛选出稳定、高效表达GFP并对潮霉素产生抗性的转化菌株,Southern杂交分析结果显示,外源质粒DNA是以非同源重组方式整合到转化菌株基因组染色体上。试验证明转化菌株的形态学特征和溶磷能力与野生型菌株无明显差别。     

利用GFP表达系统检测球孢白僵菌侵染昆虫过程

绿色荧光蛋白(GFP)作为一种重要的报告基因,在病原菌和寄主之间的互作研究中具有良好的应用前景。利用草丁膦抗性基因bar为筛选标记,构建了组成性表达绿色荧光蛋白基因egfp的载体pBG,并转入球孢白僵菌获得成功表达。将转化子接种菜青虫进行生物测定表明,组成性表达egfp不影响球孢白僵菌的毒力。进一步利用冰冻切片和荧光显微观察技术监测球孢白僵菌侵染寄主行为,结果显示,通过荧光观察可清楚的检测到病原菌在昆虫体表的附着、菌丝穿透体壁以及菌丝从寄主体内长出等侵染过程。由此表明,GFP可有效用于球孢白僵菌的遗传标记,进行病原菌的鉴别、侵染致病机理及相关功能基因的表达模式研究。     

甘蔗主要病害抗病遗传育种研究进展

甘蔗生产长期受到病害的严重影响,这些病害不仅降低蔗茎产量和糖分,还影响宿根性,甚至造成品种种性退化,而抗病品种的选育是保证甘蔗生产的有效途径。概述了甘蔗花叶病、黑穗病、宿根矮化病和梢腐病4种主要甘蔗病害在病原物检测、种质筛选和基因工程技术等抗病育种工作方面的研究进展。     

根癌农杆菌介导的地衣型真菌Cladonia metacorallifera的转化

以潮霉素抗性和增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)作为筛选标记,利用地衣型真菌Cladonia metacorallifera的菌丝,成功实现了根癌农杆菌介导的遗传转化,PCR检测证明转化子中存在潮霉素抗性基因,共聚焦显微镜检测到转化子菌丝能够产生绿色荧光,证明EGFP能够在trp C启动子控制下在地衣型真菌中表达。     

Gibberella fujikuroi侵染果蔗叶片病程相关蛋白编码基因的表达分析

利用实时荧光定量RT-PCR,用梢腐病病原菌(Gibberella fujikuroi)侵染不同果蔗品种叶片,对病程相关蛋白编码基因SoSOD、SoCHIT、SoPOD与SoTPS6P的转录水平进行了分析。结果表明,果蔗的SoSOD、SoCHIT、SoPOD与SoTPS6P受到梢腐病病原菌的诱导表达,丰城紫皮、白鳝、福安与拔地拉果蔗叶片中它们的表达量较高,而在温岭、宁德与歪干担叶片中的表达量较低。这说明这些病程相关蛋白编码基因表达水平与不同果蔗品种的梢腐病抗病性存在一定的关联。     

里氏木霉绿色荧光蛋白表达载体的构建及功能鉴定

为了后续研究里氏木霉(Trichoderma reesei)纤维素酶基因的表达与调控,利用overlap PCR及分子克隆技术构建了含有Col E1原核复制起始位点、氨苄青霉素抗性、里氏木霉的丙酮酸脱羧酶启动子、丙酮酸脱羧酶终止子、潮霉素B抗性的筛选标记并能表达增强型绿色荧光蛋白(Zs Green)的表达载体p LXT-Zs Green。将该载体转化里氏木霉QM9414原生质细胞,使用潮霉素B筛选平板得到阳性转化子,随后使用荧光显微镜在488 nm激发光下观察菌丝,并随机挑取4个转化菌株进行Western-blot验证。结果显示,里氏木霉菌丝体可发出明亮的绿色荧光,而且Western-blot验证了该载体能够在里氏木霉中有效地表达增强型绿色荧光蛋白。上述研究表明,载体p LXT-Zs Green在里氏木霉中能够稳定高效地表达外源基因,为研究里氏木霉的基因表达调控奠定了实验基础。     

根癌农杆菌介导的灰葡萄孢菌遗传转化研究

以pCAMBIA1300-N载体为骨架, 成功构建了以绿色荧光蛋白(gfp)为报告基因, 潮霉素(hph)为抗性筛选标记的载体pKPG, 并利用根癌农杆菌介导转化系统, 成功获得了能表达绿色荧光蛋白的重组灰葡萄孢菌。通过PCR检测转化子的绿色荧光蛋白基因和潮霉素抗性表达框, 观察菌丝和分生孢子的荧光表型, 以及gfp基因的Southern杂交验证, 结果表明：被测转化子基因组中均成功整合了目的基因片段。     

PEG介导原生质体转化构建链格孢荧光菌株及其侵染苹果花器特性

由链格孢侵染引起的苹果霉心病是一种普遍发生的苹果果实病害。该病菌从侵染到发病的周期较长,对其侵染规律较难开展研究,若借助荧光标记则有望有效解决这些问题。本研究基于PEG介导的菌丝体原生质体转化,将带有GFP基因的外源DNA随机插入链格孢菌基因组中,共获得150个转化子。选取菌落形态、生长速率、致病力均未受影响的转化子NC-1,在田间盛花期接种苹果花组织。48h后花瓣、花柱、花药和花丝发生褐变,出现水渍状病斑,4d后发病严重的花干枯脱落,20d后感病幼果霉变脱落,发病部位菌丝体在荧光显微镜下呈现明显的绿色荧光。试验结果表明,作者成功构建了PEG介导的链格孢菌丝体原生质体遗传转化体系,且获得的链格孢荧光菌株NC-1可用于田间侵染规律的研究。     

农杆菌介导的斑玉蕈遗传转化

【目的】将农杆菌介导的转化应用于重要的工厂化栽培食用菌斑玉蕈中,建立稳定的农杆菌介导的斑玉蕈遗传转化技术。【方法】将构建的双元载体pYN6982转入农杆菌LBA4404菌株中,以斑玉蕈SIEF3133菌株打碎的双核菌丝为受体材料,利用根癌农杆菌介导的转化方法进行斑玉蕈转化试验。【结果】经潮霉素抗性筛选、PCR鉴定以及有丝分裂稳定性试验验证,表明潮霉素磷酸转移酶基因(hph)已经整合到斑玉蕈的基因组中;转基因斑玉蕈菌丝在荧光显微镜下可以观测到绿色荧光,表明增强型绿色荧光蛋白基因(egfp)已经在转基因斑玉蕈菌株中获得了表达;通过PCR检测,随机挑选的8个转基因斑玉蕈菌株中有2个可以扩增出载体转移DNA(T-DNA)边界重复序列外的卡那霉素基因(kan)序列。【结论】获得了稳定遗传和表达的斑玉蕈转基因菌株,建立了农杆菌介导的斑玉蕈遗传转化方法。农杆菌介导的斑玉蕈遗传转化中,存在载体T-DNA边界重复序列之外的DNA序列转移到转基因斑玉蕈中的现象,有待进一步研究。     

甘蔗梢腐病串珠镰孢菌T-DNA插入突变体的构建及其鉴定分析

甘蔗梢腐病是世界范围内重要的经济作物真菌性病害,其病原真菌为串珠镰孢菌(F.moniliforme)。通过农杆菌介导的遗传转化构建了串珠镰孢菌(菌株CNO-1)的突变体库,并通过Hi TAIL-PCR和菌落形态对突变体库进行鉴定。结果构建了库容量为956的CNO-1突变体库。从CNO-1突变体库中随机挑选6个转化子,进行PCR鉴定,结果均为阳性。CNO-1突变体库中,筛选出生长速度减慢突变体22个,色素变异突变体1个;对47株突变体进行Hi TAIL-PCR,扩增插入位点侧翼序列,得到有效序列22条,BLAST结果显示,T-DNA的22个插入位点分布在CNO-1的15条基因组scaffold上;生长速度减慢突变体的插入失活基因分别与细胞分裂、DNA修复、△12脂肪酸脱氢酶、E3泛素连接酶等有关。     

草菇MADS-box转录因子Vvrin1基因过表达转化子菌株的构建及其生长速度的初步差异分析

新鲜草菇味道鲜美,香味浓郁,而且营养丰富,是具有中国特色的食药用菌。草菇采后极易开伞,低温贮藏（10℃以下）则容易自溶、渗水腐、发出异味,是最不易贮藏的食用菌之一。本课题组先前的研究表明草菇MADS-box转录因子Vvrin1基因可能在草菇菌柄的伸长、菌盖的开伞过程中起到一定的作用。因此,本研究以Vvrin1基因为研究对象,构建该基因的过表达载体,通过农杆菌介导的方法进行转化草菇异核菌株H1521菌丝块。通过潮霉素抗性平板筛选,PCR扩增潮霉素抗性基因及Vvrin1基因过表达特异片段,qRT-PCR分析拟转化子菌株内的Vvrin1基因表达量,最终获得了8个比较可靠的转化子。进一步对这些转化子的表型进行初探,发现其中7个转化子的生长速度比出发菌株H1521快,具有显著性差异（P<0.05）,且转化子菌丝更浓密,菌落表面颜色更深,推测草菇MADS-box转录因子Vvrin1基因可能参与了菌丝阶段生长速度和色素合成或积累的调控。研究结果为进一步研究草菇MADS-box转录因子Vvrin1基因的功能提供了菌株材料及数据支持。     

猕猴桃间座壳菌Diaporthe actinidiae的绿色荧光蛋白基因标记及侵染过程

果实软腐病是猕猴桃贮藏期间最严重的真菌病害,猕猴桃间座壳Diaporthe actinidiae是该病检出率最高且致病力最强的病原菌.该病菌从花前期开始侵染,至果实贮藏期才表现症状,侵染至发病周期较长,可借助荧光标记对其侵染过程进行研究.本研究采用PEG介导原生质体转化的技术,运用携带GFP及潮霉素抗性基因的双元载体p...