农杆菌介导的灰葡萄孢T-DNA插入突变体库构建及插入位点分析

【目的】利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法对灰葡萄孢(Botrytis cinerea)进行转化,构建T-DNA插入突变体库,为从分子水平上认识灰葡萄孢的致病机制打下基础。【方法】以含有pCAMBIA 1390双元载体的农杆菌对灰葡萄孢进行转化,利用潮霉素进行筛选。对抗性稳定的转化子进行生物学和形态学观察,采用离体番茄叶片进行致病性测定。利用TAIL-PCR技术对突变体中T-DNA的旁侧序列进行克隆。【结果】得到了一些突变体,表现为生长速率减缓、产孢能力下降、致病力减弱等。克隆并分析了其中一个突变体中T-DNA插入的位置和旁侧序列。【结论】本实验建立了农杆菌介导的灰葡萄孢转化体系,构建了T-DNA插入的灰葡萄孢突变体库。用TAIL-PCR进行突变体中T-DNA旁侧序列的分析是可行的。     

芸薹生链格孢产孢缺陷突变体的鉴定与表型分析

芸薹生链格孢侵染导致的黑斑病是十字花科蔬菜的重要病害,常造成严重的经济损失。其分生孢子对于病害的侵染循环起着重要作用,但目前对于芸薹生链格孢的产孢机制及产孢相关基因的研究较少。本研究从构建的芸薹生链格孢转化子库中筛选得到了9株产孢缺陷突变体,发现其在菌丝生长形态和孢子产量等方面明显异于野生菌。利用TAIL-PCR技术确定突变体M37的插入位点侧翼序列,研究表明,插入位点为芸薹生链格孢一个G蛋白α亚基基因(Ab G1)编码区。该研究将有助于芸薹生链格孢产孢基因和产孢机制的相关研究。     

大丽轮枝菌（Verticillim dahliae）突变体库的构建与分析

为了更加快捷地筛选大丽轮枝菌致病关键基因,利用聚乙二醇介导的原生质体转化法构建病原菌随机插入突变体库,对部分阳性转化子的生长表型指标和致病力进行分析,筛选生长发育与致病缺陷突变体并进行靶标基因定位。结果表明,本研究共获得13 030多个阳性转化子,随机挑选5个转化子与V991野生型菌株进行比较分析,发现其中一个突变体在PDA和不同碳源培养基上的菌落直径、产孢量以及致病力均显著降低。侧翼序列测序结果结合Blast比对分析表明,该缺陷突变体中的潮霉素抗性基因表达盒定位于大丽轮枝菌3号染色体1 528 782 bp处,属于内切葡聚糖酶1基因（VDAG＿04017）。综上所述,本研究通过大丽轮枝菌插入突变体库构建、突变体生长表型指标和致病力鉴定及靶标基因定位等一系列分子生物学手段,可初步鉴定病原菌致病相关基因,为从全基因组层面深入研究大丽轮枝菌致病机制奠定了一定基础。     

灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）基因组中T-DNA整合模式分析

摘要：【目的】研究灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）基因组中T-DNA插入位点的整合模式特征。【方法】利用农杆菌（Agrobactirium tumfacience）介导法构建灰葡萄孢菌T-DNA插入突变体库。利用热不对称交错PCR（TAIL-PCR）技术对转化子中T-DNA的旁侧序列进行扩增和克隆,对获得的旁侧序列进行比对分析。【结果】T-DNA插入在灰葡萄孢菌基因组非编码区的占69%,插入在外显子的占30%。T-DNA在插入的过程中发生了碱基缺失、增加等重组现象,其中左边界（left border,LB）整合到基因组碱基缺失较少,有的保持完整,而右边界（right border,RB）及其近邻的T-DNA区域缺失碱基较多。T-DNA的插入位点还发现有额外的序列插入。【结论】对灰葡萄孢菌中插入T-DNA的整合模式的分析为开展该菌的功能基因组学奠定了基础。     

灰葡萄孢分生孢子产生相关基因的克隆及功能分析

[目的]克隆灰葡萄孢分生孢子产生相关基因,并研究其功能,为进一步研究灰葡萄孢分生孢子产生机理和灰葡萄孢侵染及致病机理奠定基础.[方法]通过筛选灰葡萄孢ATMT突变体库,获得一株不能产生分生孢子的突变菌株BCt78,采用PCR和Southern Blotting技术,对突变菌株BCt78进行分子鉴定.利用TAIL-PCR技术获得T-DNA插入位点的侧翼序列;将所获得侧翼序列与灰葡萄孢基因组数据库中的已知基因序列进行BLAST分析,推测出T-DNA的插入位点;通过PCR进一步验证T-DNA的插入位点,利用RT-PCR技术确定突变基因;最后对突变菌株的菌落形态、生长速度、胞壁降解酶活力、粗毒素的生物活性、对番茄叶片的致病能力及部分致病相关基因的表达情况进行研究.[结果]TAIL-PCR结果证实T-DNA插入到灰葡萄孢BCIG 12707.1基因的ATG起始密码子区;RT-PCR结果证实突变基因为BCIG_12707.1,该基因DNA全长为135 bp,编码一个44个氨基酸的假定蛋白(Hypothetical protein).突变菌株在PDA培养基上菌落呈灰白色,生长速度减慢,不能产生分生孢子及菌核;对番茄叶片的致病性增强,且胞壁降解酶(PG、PMG和Cx)活力增强;突变菌株中参与细胞壁降解的角质酶基因cutA和多聚半乳糖醛酸酶基因Bepg1,信号转导途径基因(PKA1、PKA2、Bac、Bmp3),产毒素基因BcBOT2(Sesquiterpene synthase),漆酶基因Lac1,跨膜蛋白基因Btp1表达都增强.[结论]BC1G_ 12707.1基因在灰葡萄孢分生孢子产生、菌核形成及致病力等方面起重要作用.     

拟南芥光形态突变体的筛选与基因鉴定

以哥伦比亚(Columbia)野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)为实验材料,用含有激活标记双元质粒pCB260的农杆菌浸花进行转化,构建拟南芥T-DNA插入突变体库.通过突变体的筛选和表型分析,获得了两株光形态突变体,子叶下胚轴伸长的光抑制效应减弱.通过TAIL-PCR(thermal asymmetric interlaced-PCR)技术,成功扩增出突变植株T-DNA插入位点侧翼序列,经NCBI序列比对,T-DNA分别插在CRY1第一和第三外显子部位.突变体的表型分析及PCR鉴定结果表明,T-DNA插入CRY1并影响到突变植株的光形态建成.     

农杆菌介导的获取疏绵状嗜热丝孢菌插入突变体体系的建立

[目的]建立疏绵状嗜热丝孢菌的稳定遗传转化体系并获得插入突变体.[方法]利用农杆菌介导的方法建立疏绵状嗜热丝孢菌的遗传转化体系 ;分别通过Southern杂交、克隆转移DNA(T-DNA)侧翼序列来确定T-DNA在疏绵状嗜热丝孢菌基因组中的拷贝数和插入位点.[结果]成功建立了可靠的疏绵状嗜热丝孢菌的遗传转化体系.共培养过程中使用萌发孢子是成功建立疏绵状嗜热丝孢菌遗传转化体系的必要条件.疏绵状嗜热丝孢菌萌发的孢子与农杆菌在28℃共培养48h时,转化效率最高.乙酰丁香酮(AS)在农杆菌预培养及疏绵状嗜热丝孢菌萌发的孢子与农杆菌的共培养阶段都是必需的,且在共培养阶段当AS浓度为500 μM时转化效率最高.Southern杂交验证表明,79.2％的转化子为T-DNA单拷贝插入,且通过热不对称PCR (TAIL-PCR)分析得出T-DNA在该菌基因组中的插入位点是随机的.通过该转化系统筛选到部分表型突变体.[结论]我们首次报道了利用ATMT技术成功转化嗜热真菌-疏绵状嗜热丝孢菌,证明了该方法是一种简单有效的获得插入突变体的方法,并为该嗜热真菌进行基因定位提供了工具.     

拟南芥光周期开花突变体的筛选和基因的鉴定

以双子叶模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）突变体crylcry2为实验材料,用舍有激活标记质粒DSK1015的农杆菌浸花进行转化,构建了拟南芥T-DNA插入突变体库．通过筛选和观察分析,获得了一些开花时间比crylcry2明显延迟或明显提早的突变体．采用IPCR（inverse PCR）和TAIL-PCR（thermal asymmetric interlaced PCR）等方法,鉴定了这些突变体T-DNA插入位点的基因组旁邻序列,并采用半定量RT-PCR对插入位点两侧基因的mRNA水平进行了分析,初步鉴定了与开花相关的候选基因,为进一步研究其功能,深入研究隐花素调节光周期开花的作用机制奠定了基础．     

芸薹生链格孢致病缺陷突变体的筛选及初步分析

芸薹生链格孢(Alternaria brassicicola (Schwein.) Wiltshire)引起的黑斑病是十字花科蔬菜生产上的重要病害之一,在全球主产区都有报道。目前关于该病菌的致病机理的研究还较少。因此,查找和鉴定芸薹生链格孢致病相关基因,不仅有助于认识该类病原真菌致病的分子机制,还有助于发现病害防治新靶标。本研究从本实验室已构建的芸薹生链格孢转化子库中筛选得到了7株致病性缺陷的突变菌株。进一步利用Hi TAIL-PCR技术对插入位点的侧翼序列进行了扩增,并通过生物学分析方法进行了初步分析。相关研究结果将有助于对芸薹生链格孢致病机理的认识,为发现病害防治新靶标提供理论基础。     

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。     

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。     

提高水稻插入突变体库利用效率的尝试

T-DNA标签法是一种以农杆菌介导的遗传转化为基础来创造插入突变体库, 从而高通量地分离和克隆植物功能基因的方法。但由于种种原因, 水稻插入突变体库的利用效率较低。为了提高水稻插入突变体库的利用效率, 结合水稻一个双拷贝T-DNA插入突变体的发现和鉴定研究, 通过特异PCR检测、侧翼序列与目标性状的共分离分析, 在1个双插入位点均为杂合的植株的后代株系中分拆了2个插入事件, 分离出目标性状存在遗传分离且只带有1个插入事件的后代株系, 为后续的共分离检测和基因克隆研究打下了重要的基础。由此产生了对插入突变体库中的非串联多拷贝插入标签系进行研究的一些思路和方法, 提出来与同行商榷。     

稻瘟菌突变体T-DNA插入位点的精细定位和插入模式的研究

随机挑取已构建的37个稻瘟菌T-DNA突变株,利用TAIL-PCR技术扩增出T-DNA插入位点的侧翼序列,测序并进行比对分析。结果显示:成功获得扩增产物并测序的序列共有39条,T-DNA边界序列为稻瘟菌序列的有19条,其余20条为载体主干序列。在这有效扩增为稻瘟菌序列的19条中,有10条是T-DNA右侧翼序列与稻瘟菌序列,9条为左侧翼序列加稻瘟菌序列。分析T-DNA剪切位点,10条右侧翼序列中有9条的剪切位点相同,这与农杆菌介导T-DNA转化植物一样。而左边界的剪切位点就没有这种规律性。研究也精细确定了17个不同突变株的T-DNA插入位置,为后续的基因功能研究奠定基础。     

根癌农杆菌介导的轮枝镰孢菌遗传转化及T-DNA插入突变体的筛选

建立并优化了农杆菌介导转化轮枝镰孢菌Fusarium verticillioides获得T-DNA插入突变体的体系,在镰孢菌孢子浓度106个/mL、农杆菌OD600=0.15-0.20、乙酰丁香酮浓度为200μmol/mL的条件下共培养36h转化率最高,可达60-120个/106个孢子。共获得转化子1000多个,连续转接5代能够稳定遗传。PCR验证潮霉素B抗性基因已整合进转化子基因组DNA中,部分转化子表现为生长和形态异常。该转化体系的建立为研究该菌的致病机制和功能基因分析奠定了基础。     

根癌农杆菌介导的轮枝镰孢菌遗传转化及T-DNA插入突变体的筛选

建立并优化了农杆菌介导转化轮枝镰孢菌Fusarium verticillioides获得T-DNA插入突变体的体系,在镰孢菌孢子浓度106个/mL、农杆菌OD600=0.15-0.20、乙酰丁香酮浓度为200μmol/mL的条件下共培养36h转化率最高,可达60-120个/106个孢子。共获得转化子1000多个,连续转接5代能够稳定遗传。PCR验证潮霉素B抗性基因已整合进转化子基因组DNA中,部分转化子表现为生长和形态异常。该转化体系的建立为研究该菌的致病机制和功能基因分析奠定了基础。     

有害疣孢霉Hypomyces perniciosus遗传转化体系的建立及其突变体库的构建

有害疣孢霉Hypomyces perniciosus是引起双孢蘑菇Agaricus bisporus湿泡病的病原真菌,目前其致病分子机理尚不清楚,而高效稳定的遗传转化体系和突变体库构建是挖掘和研究病原菌致病基因的基础和有效手段。因此,本实验以高致病力的有害疣孢霉菌株WH001为研究对象,采用冻融法将双元载体pBHt1转入农杆菌AGL-1中,建立并优化根癌农杆菌介导的遗传转化体系,并利用其构建T-DNA插入突变体库。结果表明有害疣孢霉菌株WH001的潮霉素（Hygromycin,Hyg）耐受浓度为250ng/L,当农杆菌侵染液浓度OD₆₀₀=1,侵染时间为30min,乙酰丁香酮（Acetosyringone,AS）浓度为1.5mg/mL,共培养时间为3d时,转化体系效率最高。然后利用该优化体系构建有害疣孢霉的突变体库,通过PCR检测和形态学鉴定获得若干表型发生改变、稳定遗传的T-DNA插入突变体,与原菌种WH001相比,突变体在菌丝形态、生长速率、色素分泌和致病力等方面发生改变。本研究为进一步挖掘有害疣孢霉未知基因功能、解析生物学性状、探讨致病分子机制奠定基础。     

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

[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。     

不同寄主来源的串珠镰孢生物学性状及其在无性后代的遗传与变异

自安徽、山东、湖北、江苏等地多点采集棉花红腐病、水稻恶苗病、玉米穗腐病的病组织,经分离、鉴定和纯化,获得107个串珠镰孢（Fusarium monilifoFine）菌株。对上述来源于棉花、水稻、玉米的串珠镰孢的菌落形态、生长速率和产孢量等生物学性状及其在无性后代的遗传与变异进行了研究。结果表明,不同寄主来源的串珠镰孢菌株的菌丝生长温度范围和最适温度大致相同,但在菌落形态特别是色素方面存在明显差异,生长速率和产孢量也存在显著差异。棉花菌株的平均生长速率最大,玉米菌株生长速率最小,水稻菌株生长速率居中,相同群体的不同菌株间生长速率有极显著差异;玉米菌株产孢量最大,棉花菌株产孢量最小,水稻菌株产孢量居中。方差分析显示,不同寄主菌株群体间产孢量存在显著差异,而同一寄主群体的不同菌株间产孢量均无显著差异,说明菌株产孢量大小主要与其寄主种类有关,而与地区来源关系不大。遗传测定结果表明,分离自棉花、玉米和水稻的串珠镰孢的菌落形态和生长速率在单分生孢子后代均可稳定遗传;产孢量性状遗传有两种情况：分离自棉花和水稻的串珠镰孢菌株Fm1和Fm31的产孢量性状在单分生孢子后代均可稳定遗传,而分离白玉米的串珠镰孢菌株Fm19的产孢量性状在单分生孢子第一代（CG1）发生变异。     

甲基营养菌Methylobacterium sp. MB200中部分一碳代谢相关基因的定位及mtdA和mtdB 基因的克隆研究

以甲基营养细菌Methylobacterium sp. MB200为出发菌株,首先利用质粒转座子(pTnMod-RKm’)构建了目的菌株MB200的部分突变体库,获得能够在双抗性MMII板上生长的突变体共11552株,然后在双抗性MMI板上复筛获得不能够利用甲醇的突变体333株(初步认为是一碳代谢途径被破坏的突变株),为一碳代谢相关基因的克隆研究奠定了基础。随后利用TAIL-PCR技术快速准确地从突变体库中定位了部分与一碳代谢相关的基因,并根据pTnMod-RKm’具有复制起始位点能够快速克隆插入位点侧翼序列的特性克隆到mtdA和mtdB基因的全序列并进行了初步分析。     

根癌农杆菌介导的轮枝镰孢菌遗传转化及T-DNA插入突变体的筛选

建立并优化了农杆菌介导转化轮枝镰孢菌Fusarium verticillioides获得T—DNA插入突变体的体系,在镰孢菌孢子浓度10^6／mL、农杆菌OD600=0．15—0．20、乙酰丁香酮浓度为200μmol／mL的条件下共培养36h转化率最高,可达60—120个／10^6个孢子。共获得转化子1000多个,连续转接5代能够稳定遗传。PCR验证潮霉素B抗性基因已整合进转化子基因组DNA中,部分转化子表现为生长和形态异常。该转化体系的建立为研究该菌的致病机制和功能基因分析奠定了基础。