ERF转录因子调控生物胁迫反应的研究进展

ERF家族是植物所特有的APETALA2/乙烯响应因子(APETALA2/ethylene-responsive factor,AP2/ERF)转录因子家族的一个主要亚家族,其成员结构特点是仅含有1个58-60个氨基酸组成的AP2/ERF结构域。有关该家族成员的大多数研究集中在与寒、旱等非生物胁迫方面,最近越来越多的研究表明ERF在植物抵御病虫侵害等生物胁迫方面也发挥着重要作用。ERF亚家族成员通过结合下游互作基因启动子区域的GCC box元件,从而激活或抑制这些病程相关基因的表达。同时ERFs参与水杨酸(salicylic acid,SA)、茉莉酸(jasmonic acid,JA)、乙烯(ethylene,ET)及过氧化氢(H2O2)等多种激素的信号途径,通过相互促进/拮抗高效协调体内不同激素抵御病原菌的入侵,提高植物的抗病、抗虫性。本文综述了ERF转录因子的结构功能特点、在不同植物抗生物胁迫中的调控方式,以及其通过协调不同激素信号途径相互作用来提高植物抗病虫的最新研究进展,并对其应用前景进行了展望。     

黄淮海地区玉蜀黍黑粉菌群体遗传结构分析

利用17个多态性ISSR引物对2017年在我国黄淮海地区采集的41株玉蜀黍黑粉菌Ustilago maydis样本进行了种群遗传结构分析。基于UPGMA法和贝叶斯模型对玉蜀黍黑粉菌群体遗传结构分析显示,采集的样本可以分为两大群,且种群的划分表现出了与来源地理纬度的一致性。因此按照各样本所属地理纬度将样本分为北纬33°-34°、北纬35°-36°、北纬37°-38° 3大种群。结果表明,分离自北纬33°-34°地区的玉蜀黍黑粉菌遗传多样性最丰富,Nei’s基因多样性（H）为0.2216,Shannon指数（I）为0.3300。分子方差分析（AMOVA）显示,变异中来自种群内部的变异为86%,种群间变异14%（φpt=0.141）。     

2型猪链球菌srtBCD菌毛岛SSU2100基因的克隆表达与免疫学特性

【目的】研究2型猪链球菌(Streptococcus suis serotype 2,S.suis 2)野毒株05ZYH33的srtBCD菌毛岛菌毛亚蛋白SSU2100的免疫保护性作用。【方法】通过PCR扩增出SSU2100基因片段,将目的基因克隆到表达载体pET28a上,转化入E.coli BL21感受态中表达,亲和层析法纯化目的蛋白;Western blot检测SSU2100蛋白的免疫原性,重组蛋白免疫BALB/c小鼠,ELISA法检测多抗血清的效价及IgG亚型,研究重组蛋白的免疫保护作用。【结果】在原核系统成功表达出了SSU2100蛋白;ELISA结果显示重组蛋白能够刺激小鼠产生高效价的免疫抗体;动物实验表明该蛋白具有良好的免疫保护作用。【结论】菌毛亚蛋白SSU2100可以作为S.suis 2亚单位疫苗的候选分子,为系统地阐释srtBCD菌毛岛在S.suis 2致病机制中的作用奠定基础。     

病原菌逃避宿主细胞防御的策略

病原菌对宿主致病是病原菌与宿主复杂相互作用的结果。病原菌与宿主相互作用可造成宿主在细胞、组织及器官不同水平的损伤。病原菌对宿主的致病性及毒力,一方面在于病原菌,另一方面在于宿主因素以及宿主与病原菌的相互作用。病原菌-宿主在细胞水平的相互作用是病原菌感染致病的重要环节。结合本课题组对猪链球菌的研究,从黏附与定殖、侵袭、逃避与扩散等方面概述病原菌逃避宿主细胞防御的机制。     

猪链球菌2型荚膜唾液酸对细菌毒力和宿主炎症反应的影响

【目的】阐明猪链球菌2型荚膜唾液酸是否影响细菌毒力以及宿主对其炎症反应应答,为研究猪链球菌2型的致病机制奠定基础。【方法】比较实验菌株对BLAB/c小鼠模型的致病性;通过涂板计数的方法检测实验菌株在小鼠体内的分布;观察小鼠脑组织病理改变,分析实验菌株感染小鼠后中枢神经系统的病变差异;从小鼠体外全血细胞水平,运用ELISA法检测实验菌株感染后细胞炎性因子的分泌水平。【结果】荚膜唾液酸合成基因neuB缺失突变株ΔneuB相比野生株05ZYH33株,对小鼠毒力显著降低,回复突变株cΔneuB毒力回复至野生株水平;野生株和突变株在血液及脑组织中分布具有显著差异,均可致BLAB/c小鼠脑组织不同程度的损伤;与野生株组相比较,细菌/细胞相互作用不同时间点后,突变株组体外刺激小鼠全血细胞分泌MCP-1、IL-6的水平显著提高;【结论】荚膜唾液酸影响细菌的毒力及宿主细胞对其的炎症反应应答,它是猪链球菌2型穿透血脑屏障导致脑膜炎的重要毒力因子。     

植物乳杆菌源胺氧化酶的异源表达及功能结构分析

【目的】生物胺是一类广泛存在发酵食品中潜在有害物质,可被胺氧化酶分解。本研究对来源于乳酸菌的胺氧化酶的酶学性质及其降生物胺能力进行了探究。【方法】本研究在大肠杆菌中异源表达了植物乳杆菌中多铜氧化酶基因SufI,经过优化表达条件与纯化重组酶后,分析了该酶的最适反应条件、酶稳定性、降生物胺能力、光谱与结构特性。【结果】重组酶的最适pH值为3.5,最适温度为20℃,在pH 4.0–10.0或15–65℃的条件下,相对酶活力保持在70%以上。重组酶具有较好的稳定性,酶活不受乙醇等抑制剂的影响。在8种生物胺的混合体系内,重组酶对生物胺总量的降解量可达403.23μg/mL,其中对酪胺的降解量最多,超过70μg/mL (34.99%)。在单一生物胺体系内,重组酶对酪的底物亲和性较高,酶活可达18.33U/mL。紫外-可见扫描光谱显示酶蛋白在600 nm处有多铜氧化酶家族特征吸收峰,傅里叶红外光谱解析酰胺Ⅰ带中α螺旋、β折叠、β转角和无规则卷曲的相对含量分别为21.52%、20.72%、33.80%和23.97%。同源建模预测该酶具有3个铜结合域,且含有组氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸和谷氨酸等铜配体结合...     

食物和温湿度对二点委夜蛾幼虫取食和为害玉米苗的影响

【目的】调查显示,二点委夜蛾Athetis lepigone在田间的虫口密度与玉米被害率之间无明显的相关性,田间虫口密度并不能准确预测玉米苗被害率。为了探索二点委夜蛾幼虫发生量与玉米苗被害程度之间的关系,解释田间调查遇到的幼虫即使有时大量发生玉米苗却受损轻微的现象,本研究室内检测了外部环境条件如温度和湿度对二点委夜蛾幼虫取食为害玉米的影响以及昆虫自身的相关取食习性。【方法】将3龄末、4龄初二点委夜蛾幼虫分别置于下述8种温湿度和食物组合条件下进行处理：低温低湿无食物(15℃, 30%RH, 饥饿)、低温干燥无食物(15℃, 0%RH, 饥饿)、低温低湿有食物［15℃, 30%RH, 饲喂人工饲料(AD)］、低温干燥有食物(15℃, 0%RH, AD)、高温高湿有食物(36℃, 90%RH, AD)、高温干燥有食物(36℃, 0%RH, AD)、高温高湿无食物(36℃, 90%RH, 饥饿)、高温干燥无食物(36℃, 0%RH, 饥饿);处理4 h后,评价其对盆栽玉米苗的为害程度,并测定幼虫在4个不同温度(15℃, 24℃, 28℃和33℃)下对玉米叶片的取食量。分别用8种食物(马齿苋、紫苏、甘薯、白菜、大豆、南瓜和玉米叶叶片以及麦秸)将初孵幼虫驯化饲喂至3龄后,检测经过驯化处理后的幼虫对初始驯化食物、麦秸和和玉米叶片的选择性。【结果】在干燥条件下,无论是否经过饥饿处理,幼虫对玉米苗的为害程度均较高,尤其是高温干燥处理后,对玉米苗的平均为害级别达3.1级;低温干燥处理组和高温干燥处理组为害级别在4级以上(含4级)的幼苗数分别占幼苗总数的50%和40%。在15-33℃,二点委夜蛾幼虫的取食量随温度的升高而逐渐增加,48 h校正取食量分别为12.8, 31.8, 38.0和60.0 mg。用甘薯、白菜、大豆和南瓜叶片驯化的幼虫对初始驯化食物的选择率显著高于对玉米和麦秸的选择率;初始取食紫苏叶片的幼虫对紫苏和麦秸的选择率显著高于对玉米的选择性,初始取食玉米叶片、麦秸的幼虫分别对玉米、麦秸的选择性更高。【结论】干燥是二点委夜蛾幼虫增加对玉米摄入量的一个主要因素;二点委夜蛾适应短时高、低温的能力较强,在一定的温度范围(15-33℃),短时间内的取食量随温度升高而增加。作为干燥的一个辅助因素,温度通过影响二点委夜蛾幼虫的取食量而决定其为害玉米苗的程度;二点委夜蛾倾向于选择初孵幼虫最先接触的食物;二点委夜蛾在玉米苗上的发生为害在很大程度上取决于其自身食性。     

河北行唐地区玉米害虫灰地种蝇的鉴定及其对玉米种子和幼苗的为害

【目的】为了明确在河北省行唐县新发现的一种为害春玉米种子和幼苗根蛆的分类地位、为害特点及不同种植模式下对玉米种子和幼苗的为害情况。【方法】以从河北行唐采集的虫源进行室内饲养后,对该虫各虫态进行了形态描述,利用形态学和分子生物学方法进行了种类鉴定;采用随机抽样调查了该害虫对河北行唐不同种植模式(施腐熟有机肥的玉米单作田、施未腐熟有机肥的玉米单作田、施腐熟有机肥的白菜-玉米轮作田和施未腐熟有机肥的白菜-玉米轮作田)下春玉米的为害情况。【结果】待鉴定根蛆经室内饲养后各虫态的形态特征与已报道的灰地种蝇Delia platura的形态特征基本一致,COⅠ基因和Cytb基因分别与GenBank的灰地种蝇COⅠ基因和Cytb基因核苷酸序列一致性均为99%,从而确定其为灰地种蝇幼虫。田间调查结果表明,玉米种子被灰地种蝇幼虫为害后不能萌发,幼苗被害后萎蔫枯死;在施未腐熟有机肥的白菜-玉米轮作田中为害严重,种子和幼苗总被害率高达39. 33%,被害玉米苗单株最高虫量为8头。【结论】首次报道了灰地种蝇在中国为害玉米,该虫可为害玉米种子和幼苗根系,在施用未腐熟动物粪肥的白菜-玉米轮作田具有较高的危害风险。