甘肃省玉米大斑病菌交配型组成及遗传多样性分析

为明确甘肃省玉米大斑病菌交配型组成及遗传结构,利用交配型鉴定特异引物对采自该省不同地区的玉米大斑病菌进行交配型测定,并采用简单序列重复区间扩增多态性(ISSR)分子标记技术对供试菌株进行遗传多样性分析。结果表明:甘肃省玉米大斑病菌主要包括3种交配型,即A交配型、a交配型和Aa交配型,其比例约为8∶8∶1。24条ISSR引物共扩增出136条条带,平均每个引物扩增出5.67条,其中多态性条带134条,多态性条带比例为98.53%。利用PopGen 32软件分析发现甘肃3个地区玉米大斑病菌间的亲缘关系更近,遗传距离均小于0.08;陇南地区与陕西省的菌株有更高的遗传相似度,为0.9338;用NTSYS-pc软件对陇东地区的菌株聚类分析,发现ISSR类群的划分与菌株交配型间并没有直接关系。说明玉米大斑病菌遗传类群和交配型之间无明显相关性,但与菌株地理来源有一定的相关性。

玉米大斑病菌cDNA文库的构建及转录因子StMR1互作蛋白的筛选

【目的】筛选玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)转录因子的互作蛋白,解析黑色素调控转录因子StMR1调控玉米大斑病菌致病性的分子机制。为解析玉米大斑病菌侵染过程中转录因子的调控网络,阐明病菌的致病机理提供参考。【方法】收集玉米大斑病菌菌丝和孢子不同萌发阶段作为试验材料,采用Gateway方法构建玉米大斑病菌cDNA文库,使用同源重组的方法构建转录因子StMR1的诱饵载体,采用酵母双杂交技术筛选其互作蛋白并进行一对一验证。【结果】构建的玉米大斑病菌文库插入的平均片段长度大于1000 bp,初级文库及次级文库的库容量为1.2×107和1.04×107CFU,重组率为100%,可以用于酵母双杂交筛选。成功构建可以用于筛库的诱饵载体pGBKT7-StMR1,经初筛与复筛得到3个互作蛋白,一对一验证短链脱氢酶、糖基转移酶、富含亮氨酸重复序列蛋白均与转录因子StMR1存在互作。【结论】成功构建了丰富度高且质量好的玉米大斑病菌cDNA文库并筛选到了与转录因子StMR1互作的蛋白。

玉米大斑病菌效应因子StSse19基因的克隆、表达模式分析及在原核系统中的表达

玉米大斑病是由玉米大斑病菌引起的玉米叶部真菌性病害。本课题组前期通过对病菌侵染玉米的转录组分析发现,效应因子StSse19为重要的致病因子,但对其结构及功能尚不清晰。本研究以野生型菌株01-23的cDNA为模版,克隆StSse19并对其结构进行生物信息学预测;结合对病菌侵染玉米的RNA-Seq数据分析明确该基因的表达模式,进而利用qRT-PCR技术证实其表达模式;构建StSse19的融合表达载体pET28a-StSse19,在大肠杆菌BL21(DE3)中以IPTG诱导表达该目的基因,通过SDS-PAGE技术检测其表达情况。结果表明,StSse19的CDS序列由330个核苷酸组成,编码109个氨基酸残基,序列比对发现该蛋白无同源蛋白,表明其为大斑病菌的特异效应蛋白;对StSse19的表达模式分析发现,该基因在侵染玉米24 h的表达量显著提高,72 h表达量下降,推测该基因参与病菌的侵染过程;将StSse19在原核系统中进行表达,SDS-PAGE分析结果显示,该蛋白大小为28 kD,用Ni柱层析法结合Western blot检测显示获得了纯化的目的蛋白。该研究明确了StSse19基因的结构特征及表达模式、获得了StSse19在原核体系中的表达蛋白,为深入揭示其功能及作用机制奠定了基础。

玉米大斑病菌细胞周期蛋白依赖性激酶结构亚基StCks1鉴定及其基因功能分析

【目的】Cks1(cyclin-dependent kinase subunit 1)是细胞周期蛋白依赖性激酶复合体CDK(cyclin-dependent kinase)的结构亚基,是细胞周期调控过程中的关键基因。论文旨在鉴定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)StCks1,分析玉米大斑病菌附着胞发育过程中StCks1表达量差异及其互作蛋白,为进一步研究StCks1在附着胞发育中的作用打下基础。【方法】通过对玉米大斑病菌野生型菌株01-23全基因组数据分析,获取StCks1蛋白序列;利用软件MEGA 5.0和在线数据库Pfam、SMART对酿酒酵母、裂殖酵母和拟南芥等物种Cks1蛋白进行系统发育树构建和保守结构域分析;收集玉米大斑病菌附着胞发育不同时期样品进行转录组测序以及表达量分析。利用原核诱导表达系统,构建原核表达载体pGEX-6p-3-StCks1,并转化大肠杆菌表达菌株BL21,对重组蛋白GST-StCks1诱导表达纯化;通过GST pull-down、Western blot技术和酵母双杂交试验,鉴定StCks1的互作蛋白。【结果】玉米大斑病菌全基因组中鉴定到唯一StCks1蛋白编码基因,该蛋白由130个氨基酸组成;其三级结构主要由4股β折叠和3个α螺旋构成,含有HxPEPH(His-anyPro-Glu-Pro-His)保守位点和Cks保守结构域;通过转录组测序和表达量分析发现,StCks1在附着胞发育不同时期表达量显著上调;重组蛋白GST-StCks1在1 mmol·L^(-1) IPTG,30℃诱导2 h可获得大量可溶性蛋白;通过GST pull-down技术获取大量互作蛋白并进行质谱鉴定,通过Western blot和酵母双杂交试验,验证StCks1与细胞周期蛋白依赖性激酶CDK1存在互作。【结论】玉米大斑病菌中含有唯一的StCks1,通过与细胞周期蛋白依赖性激酶CDK1互作调控附着胞的发育。

类芽孢杆菌对玉米大斑病菌的抑菌机制研究

[目的]明确类芽孢杆菌NK3-4菌株对玉米大斑病菌的抑菌机理,为以类芽孢杆菌为主要成分的生防制剂开发奠定理论基础。[方法]采用显微观察法及菌丝生长速率测定法对抑菌效果进行测定,同时使用分光光度法对玉米大斑病菌的碱性磷酸酶含量、原磷代谢水平、细胞膜通透性、可溶性糖浓度、蛋白质合成水平及黑色素含量进行分析,研究类芽孢杆菌对玉米大斑病菌的抑菌机理。[结果]不同浓度类芽孢杆菌NK3-4发酵液均可对玉米大斑病菌产生抑制作用,发酵液浓度为20%时,抑菌率可达98.68%,孢子萌发抑制率可达99.04%,其可破坏大斑病菌菌丝结构,抑制菌丝体形成并抑制孢子萌发;发酵液对细胞壁结构、细胞膜代谢、细胞膜透性和完整性具有一定的破坏作用,对菌体蛋白形成无显著影响;同时发酵液可降低HT毒素的致病性以及黑色素含量。[结论]类芽孢杆菌NK3-4可通过破坏病原菌菌丝结构,抑制菌丝体形成及孢子萌发抑制大斑病菌的生长发育进程。发酵液通过破坏细胞壁结构、细胞膜代谢功能、细胞膜透性和完整性达到抑菌作用,此外发酵液可通过降低玉米大斑病菌黑色素含量,降低其致病性。该研究可为玉米大斑病菌生防制剂开发奠定理论基础。

玉米大斑病菌醇脱氢酶基因家族的鉴定和生物信息学分析

醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase,ADH)是生物体内主要短链醇代谢的关键酶,在物质代谢和能量转化过程中发挥着重要作用。本文从玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)基因组的KEGG数据库中获得了22个ADH基因家族成员(StADH1-StADH 22),它们散布在12条scaffold上,长232~495 aa,理论等电点5.65~9.22,81.8%家族成员呈酸性,72.7%为亲水蛋白,有4个家族成员定位于线粒体,2个定位于过氧化物酶体,其余16个家族成员均定位于细胞质。系统发育分析结果表明,有11个玉米大斑病菌ADH家族蛋白与酵母ADH(YADH1-7)亲缘关系较近,含有相似的保守基序和结构域,其他11个玉米大斑病菌ADH家族蛋白与酵母ADH亲缘关系较远,含有不同的保守基序和结构域。玉米大斑病菌侵染玉米叶片的转录组分析结果表明,仅有4个ADH基因(StADH 1、StADH 4、StADH 6和StADH 12)参与病菌侵染过程,其中StADH 1、StADH 4和StADH 12主要在病菌侵染后期发挥作用,而StADH1还可能与病菌的致病专化性有关。

基于非靶向代谢组学分析StLAC2和StLAC6差异影响玉米大斑病菌的机制

【背景】漆酶作为多酚氧化酶,在真菌生长发育及次级代谢等多方面发挥重要的作用。玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)基因组中含有多个漆酶基因,其中StLAC2和StLAC6对玉米大斑病菌生长发育及致病性具有差异的影响。【目的】明确StLAC2和StLAC6对玉米大斑病菌的差异作用机制,挖掘差异代谢物,为开发新的杀菌剂及病害防控新策略提供靶点。【方法】利用无缝克隆的方法将StLAC6和pHZ100-GFP质粒连接,构建StLAC6的回补表达载体。利用PEG介导的原生质体转化法,将构建好的载体转入到StLAC6基因缺失突变体的原生质体中,并利用PCR、RT-qPCR和GFP荧光验证,对所获得的阳性转化子进行鉴定,成功构建StLAC6回补菌株,并分析敲除及回补StLAC2和StLAC6对玉米大斑病菌胞内外黑色素合成及抗氧化性的影响。以野生型、StLAC2和StLAC6基因敲除突变体为试验材料,利用非靶向代谢组学分析其差异代谢物,并利用KEGG分析StLAC2和StLAC6差异作用的机制。【结果】StLAC2和StLAC6对病菌菌丝内和分泌到培养基中的黑色素合成具有差异影响,且StLAC2影响病菌的抗氧化性。代谢组分析发现与玉米大斑病菌野生型菌株相比,敲除StLAC2后无论菌丝中或分泌到培养基中的差异代谢物数量更多,KEGG分析发现差异代谢物主要为脂类尤其是磷脂,StLAC2的缺失造成多种黄酮多酚类代谢物下调。而1,8-二羟基萘型黑色素合成途径的中间代谢物小柱孢酮和柱孢酮含量在ΔStLAC2中显著增加,在ΔStLAC6中显著降低。【结论】StLAC2参与黑色素的聚合,StLAC6负调控玉米大斑病菌黑色素合成,StLAC2和StLAC6差异影响玉米大斑病菌中脂类代谢物和黑色素合成途径的中间代谢物,StLAC2缺失造成多种黄酮多酚类代谢物下调,导致抗氧化性降低。

玉米大斑病菌丝氨酸蛋白酶基因StSp8的克隆、原核表达及其表达模式分析

为了探究玉米大斑病菌丝氨酸蛋白酶基因StSp8的结构特征及其功能,本研究以玉米大斑病菌野生型菌株01-23的cDNA为模版,克隆该基因CDS序列并进行生物信息学分析;构建原核表达载体pET30a-StSp8,在大肠杆菌BL21(DE3)中以IPTG诱导表达目的基因,通过SDS-PAGE技术检测目的蛋白的表达情况;利用qRT-PCR技术检测StSp8基因在不同发育时期和侵染时期的表达量变化。结果表明,丝氨酸蛋白酶StSp8的CDS序列由1602个核苷酸组成,编码533个氨基酸;其编码蛋白包含信号肽结构域、Inhibitor-I9结构域和Peptidase-S8结构域;SDS-PAGE结果显示该蛋白大小为57.18 kD;表达模式分析发现,该基因在病菌发育的菌丝、分生孢子、芽管、附着胞和侵入钉5个典型的发育时期均有表达,其中芽管时期表达量显著升高;StSp8基因在侵染玉米24 h的表达量最高,72 h表达量下降。该研究不仅明确了StSp8基因的结构特征及在病菌生长发育及侵染寄主过程中的表达模式,也为深入揭示其功能奠定了基础。

玉米大斑病菌转录因子基因StbZIP9的克隆、表达分析及其下游靶基因的筛选

碱性亮氨酸拉链(bZIP)转录因子蛋白是一类在动植物及微生物中结构和功能均具有保守性的转录调控因子,为明确bZIP类转录因子在植物病原真菌中的功能及作用机制,进一步确定其与病菌生长发育及致病性的关系,以玉米大斑病菌01-23为材料克隆得到了StbZIP9基因(GenBank No.XM_008032179.1),StbZIP9是bZIP转录因子家族成员之一,对该基因结构及蛋白质特征分析结果显示,该基因全长788 bp,开放阅读框为726 bp,编码241个氨基酸,其编码蛋白包含一个在真菌中高度保守的同源结构域BRLZ;对该基因在病菌生长发育及侵染宿主过程的RNA-seq数据进行分析,发现与菌丝时期相比StbZIP9在附着胞和芽管时期表达量升高2~4倍,在侵染玉米叶片24,72 h后基因表达从无到有且持续升高,表明StbZIP9与附着胞发育和芽管形成相关联并在病菌侵染宿主细胞过程中发挥重要作用;进一步利用生物信息学技术预测其结合保守基序及调控的靶基因,结合基序为NNTWACGTNN,包含bZIP类转录因子识别核心序列ACGT,并根据该序列预测StbZIP9下游靶基因,结合RNA-seq数据进行表达模式分析得到4个下游靶基因(JGI数据库中蛋白ID分别为:132893、163024、162798、40466),功能注释表明,其参与细胞壁组分聚合和运输、侵染宿主、孢子休眠等多种生物过程。为进一步阐明其在参与调控病菌侵染寄主的分子机制提供依据。

玉米大斑病菌遗传多样性的分子标记研究进展

玉米大斑病是一种严重为害玉米的叶部病害,世界各地均有发生。遗传多样性反映了生物的生存适应能力以及发展进化的概况,伴随着DNA分子标记的挖掘和基因组学研究的深入,分子标记技术已经成为研究遗传多样性应用最广泛的方法。对DNA分子标记技术在玉米大斑病菌遗传多样性研究中的应用情况进行综述,并针对研究中存在的问题提出了建议,以期为玉米大斑病菌的精准检测以及高效防控提供理论参考。

玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法的建立与应用

【目的】由大斑突脐蠕孢(Exserohilum turcicum)和玉蜀黍平脐蠕孢(Bipolaris maydis)引起的玉米大斑病和小斑病是玉米生产上重要的叶部真菌病害,本研究旨在建立玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法,为玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型田间分布和有性生殖研究提供技术方法。【方法】根据GenBank中已登录的玉米大斑病菌(登录号MAT1-1:GU997138和MAT1-2:GU997137)和小斑病菌(登录号MAT1-1:X68399和MAT1-2:X68398)交配型基因序列,利用Primer Premier 5.0软件设计2种病原菌交配型多重PCR检测特异性引物,采用单因素法对引物的退火温度以及扩增程序中延伸时间和循环数等重要参数进行优化,建立玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法,并对2种病原菌的交配型多重PCR检测灵敏度和特异性进行检验。同时,对田间采集的129株玉米大斑病菌和194株玉米小斑病菌单孢菌株的交配型进行多重PCR检测,以明确建立的交配型多重PCR检测方法的适用性。【结果】建立的多重PCR方法和设计的交配型特异引物StMAT01-2F/R、StMAT02-3F/R、ChMAT01-3F/R和ChMAT02-2F/R可分别扩增出MAT1-1、MAT1-2型菌株大小为816、132 bp(大病斑菌)与490、136 bp(小病斑菌)的特异性目的条带。25μL多重PCR扩增体系:2×Multiplex PCR Mix 12.5μL,引物各10 pmol,DNA模板100 ng,退火温度为57.2℃(大病斑菌)和55.0℃(小斑病菌),35个循环。该多重PCR对玉米大斑病菌MAT1-1、MAT1-2型单孢菌株的检测灵敏度分别为0.1、0.01 ng基因组DNA,而对玉米小斑病菌MAT1-1、MAT1-2交配型的检测灵敏度均为0.1 ng基因组DNA。该交配型多重PCR检测方法对玉米大斑病菌和小斑病菌特异性很强,能够很好地区分玉米大斑病菌和小斑病菌相应的近缘种和14株其他真菌菌株。不同地理来源的玉米大斑病菌和小斑病菌交配型检测结果表明,该多重PCR能够准确地检出129株玉米大斑病菌和194株玉米小斑病菌的交配型,且检测结果与随机抽取的菌株杂交验证结果完全吻合。【结论】构建的玉米大斑病菌和小斑病菌交配型多重PCR检测方法灵敏度高、特异性好、操作简便,能够准确、快速地检测出玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型,为玉米大斑病菌和小斑病菌的交配型田间分布和监测及有性生殖研究提供了可靠的技术方法。

玉米大斑病菌MAPK超家族的全基因组鉴定及途径模型建立

【目的】从全基因组水平鉴定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)的MAPK超家族基因,并对其进行系统进化、基因结构、多重序列比对及保守位点分析,构建玉米大斑病菌中的MAPK级联途径模型,为深入研究该植物病原菌中MAPK级联途径的功能奠定基础。【方法】利用玉米大斑病菌基因组数据库,通过基于隐马尔科夫模型的HMMER 3.0软件搜索基因组,鉴定并获得MAPK超家族成员序列、基因组定位信息;采用MEGA 5.0软件进行系统进化分析;通过GSDS工具进行基因结构分析;利用ClustalX、MEME工具分析MAPK蛋白激酶区的保守性及保守位点。【结果】在玉米大斑病菌基因组中发现了4个MAPK基因、3个MAPKK基因和3个MAPKKK基因。系统进化分析将MAPK分为Kss1/Fus3、Slt2、Hog1及Ime2 4类;MAPKK分为Pbs2、Ste7及Mkk1 3类;MAPKKK分为Ste11、Bck1及Ssk2 3类。基因组定位及基因结构分析表明,MAPK超家族散布在基因组中,且MAPK基因的结构最为复杂多样,MAPKK次之,MAPKKK结构最简单。多重序列比对与保守位点分析表明,玉米大斑病菌MAPK超家族的激酶结构域均高度保守,其中MAPK具有保守的"-TxY-"磷酸化位点,MAPKK含有保守的"-SD[V/I]WS-"磷酸化位点,MAPKKK含有"-G[S/T][V/P][F/M][W/Y]M[A/S]PEV-"特异性保守位点。【结论】全基因组分析表明,玉米大斑病菌中包括4个MAPK基因、3个MAPKK基因和3个MAPKKK基因。通过系统进化、基因结构及多重序列比对和保守位点分析,在玉米大斑病菌中构建了Fus3/Kss1-homolog、Slt2-homolog、Hog1-homolog和Ime2-homolog4条MAPK级联途径,其中Ime2 homolog为一条新发现的MAPK级联途径。该信息为深入解析植物病原真菌MAPK超家族的功能奠定了基础。

我国玉米大斑病菌生理小种种群动态分析

为明确近年来中国玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)的生理小种变化和种群消长情况,分析玉米大斑病逐年加重的原因。采用常规Ht单基因(Ht1、Ht2、Ht3和HtN)鉴别寄主,对2005年和2006年采自黑龙江、吉林、辽宁、河北、山东、陕西、山西、河南、四川和北京-天津-唐山地区共10个省区28个地区的204个玉米大斑病菌菌株进行了生理小种鉴定;利用毒力频率法分析玉米大斑病菌的生理分化及其在中国的分布频率。结合前人研究结果,分析了近30年中国玉米大斑病菌生理小种变化趋势。共鉴定出0,1,2,3,12,13,23,123,23N共9个生理小种,其中0号小种和1号小种为优势小种,分别占供试菌株的62.25%和19.12%,其他小种占供试菌株的18.63%;所鉴定的204个菌株,对Ht1抗性基因的毒性频率最高,为33.33%;对HtN抗性基因的毒性频率最低,为1.47%;对Ht2和Ht3抗性基因的毒性频率分别为16.18%和6.37%。玉米大斑病菌生理分化明显,呈现复杂化,不断有新小种出现。Ht1和Ht2抗性基因在中国大部分玉米产区均有不同程度的抗性"丧失"。玉米大斑病菌新小种出现、0号和1号小种以外其他生理小种出现频率的的升高和品种抗性的"丧失"是玉米大斑病发生的重要原因。

玉米大斑病菌ATMT突变体库的构建及其分析

【目的】利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的遗传转化技术,对玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)进行转化,构建ATMT突变体库,为从分子水平上揭示病菌的致病机理奠定基础。【方法】以带有重组双元载体的农杆菌对玉米大斑病菌进行转化,利用潮霉素B进行筛选,对抗性稳定的转化子进行PCR检测,构建玉米大斑病菌ATMT突变体库;从突变体库中随机选取一定数量的突变体,对其菌落形态、菌丝及分生孢子发育、致病性等进行分析。【结果】获得了1 265株玉米大斑病菌T-DNA插入突变体;从中随机选取36株突变菌株,对其进行抗性筛选和PCR检测,发现潮霉素磷酸转移酶基因已整合进入野生型菌株的基因组中,且能够稳定遗传;与野生型菌株相比,在供试的菌株中,大部分菌株菌落形态和生长速率没有发生明显改变。生长速率明显减慢的菌株占总数的13.8%,明显加快的菌株占16.7%;发现了2株分生孢子形态发生明显改变的菌株,占菌株总数的5.6%;产孢量明显增大的菌株占5.6%,产孢量减少的菌株占13.5%;分生孢子萌发率发生明显改变的菌株占16.6%;发现了1株致病性明显增强的菌株,占菌株总数的2.8%。【结论】构建了玉米大斑病菌ATMT突变体库,并对突变体库进行了初步分析,将为克隆玉米大斑病菌生长发育和致病性相关基因奠定基础。

DHN黑色素与玉米大斑病菌附着胞膨压形成的关系

【目的】探讨玉米大斑病菌胞内DHN黑色素在附着胞膨压产生过程中的作用,明确玉米大斑病菌的侵入机理。【方法】通过诱导玉米大斑病菌附着胞产生,确定附着胞形成的最佳条件,利用溶质排斥技术及incipient-cytorrhysis技术对玉米大斑病菌野生型菌株01-23和黑色素缺失突变体△St3hnr附着胞细胞壁孔径大小和膨压进行测定。【结果】野生型菌株01-23细胞壁孔径范围是2.1—2.7 nm,膨压在5.4 MPa左右;黑色素缺失突变体△St3hnr细胞壁孔径范围是2.7—3.3 nm,膨压在4.1 MPa左右;缺乏黑色素的附着胞不能形成高膨压,丧失了穿透能力。【结论】黑色素层对溶质分子外渗的阻挡作用导致了附着胞高膨压的产生,膨压产生的机械穿透力在玉米大斑病菌穿透基质平面的过程中发挥了重要作用。

玉米大斑病菌的RAPD分析Ⅰ.应用CTAB法提取玉米大斑病菌DNA

用采自河北、辽宁、黑龙江、山东、吉林等 5省的 14个玉米大斑病菌菌株为试材进行液体培养 ,然后采用CTAB法从菌丝中提取DNA ,通过 75 2型紫外光栅分光光度计检测 ,最后将所提取的DNA在热循环仪PE - 480 0上进行随机引物多态性扩增。结果发现 ,所提取的DNA的OD2 60 /OD2 80 比值介于 1.730～ 1.847之间 ,扩增产物经琼脂糖凝胶电泳后得到了较清晰的扩增图谱 ,从而证明采用的CTAB法是提取玉米大斑病菌DNA并用于分子生物学研究的一种行之有效的方法。

玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因StPKS功能分析

【目的】利用RNA干扰技术探讨玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因StPKS的功能。【方法】将玉米大斑病菌StPKS基因片段连接到pSilent-1载体中,构建StPKS的RNA干扰载体pSilent-StPKS1-2。利用聚乙二醇(PEG)介导的方法将之转入玉米大斑病菌野生型菌株01-23的原生质体中,通过潮霉素筛选得到转化子,采用半定量RT-PCR方法分析转化子中StPKS的表达情况,显微观察转化子与野生型菌丝形态的差异。【结果】本研究构建了StPKS RNA干扰载体并进行了成功转化,经潮霉素抗性筛选和PCR验证最终获得了9个阳性转化子,其中5个转化子菌落颜色变浅。对转化子进行半定量PCR分析发现,5株转化子的StPKS表达量均有所下降;黑色素产量显著降低;菌丝呈不规则状,发生了膨大、变形、分枝等现象。【结论】StPKS在DHN黑色素合成途径中起作用,其表达量下降会减少黑色素的产生。

玉米大斑病菌黑色素合成酶基因的全基因组定位及表达模式分析

【目的】确定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)黑色素合成酶基因St PKS、St3HNR、St4HNR、St SCD、St LAC1、St LAC2在基因组中的位置和基因结构,分析黑色素合成途径中6个合成酶基因在玉米大斑病菌侵染过程中从分生孢子萌发至穿透不同时期及菌丝生长时期的表达模式,明确6个基因与病菌发育和致病的关系。【方法】利用玉米大斑病菌基因组数据库,通过Blastp相似性搜索,鉴定6个基因在基因组中的定位,解析在基因组中的串联分布情况;收集玉米大斑病菌从分生孢子萌发到侵染的不同时期及菌丝生长时期的菌体材料,提取总RNA,以β-tubulin作为内参基因,根据黑色素合成6个关键酶基因序列设计引物,采用q RT-PCR技术检测基因的表达模式,对比病菌在营养生长和生殖生长时期的表达情况。【结果】在基因组数据库中,玉米大斑病菌黑色素合成酶基因St PKS、St3HNR分别位于scaffold_12的正链和负链上,St4HNR、St LAC2位于scaffold_11的负链上,St SCD位于scaffold_1正链上,St LAC1位于scaffold_7正链上,且St PKS和St3HNR在基因组中串联分布在26.9 kb范围内;6个基因的相对表达量在分生孢子诱导萌发到穿透过程的5个时期中呈上调-下调-上调或上调-下调-上调-下调两种模式;分生孢子时期,St LAC2表达量最高,明显高于其他基因,差异极显著;菌丝生长时期,St3HNR、St SCD表达量最高,明显高于其他基因,差异极显著。【结论】玉米大斑病菌6个黑色素合成酶基因中St PKS和St3HNR在基因组中位置邻近,串联在26.9 kb范围内;6个基因从分生孢子萌发至侵染的5个时期均有表达,表达量存在显著差异,但各基因的表达模式相似,说明6个基因参与了玉米大斑病菌的侵染过程,在玉米大斑病菌的致病方面具有重要作用;同时在菌丝生长时期St3HNR和St SCD发挥的作用更明显,分生孢子时期St LAC2更活跃。

东北地区玉米大斑病菌生理分化研究

为明确东北地区玉米大斑病菌的生理分化及小种动态情况,分析玉米大斑病加重的原因。采用常规Ht单基因(Ht1、Ht2、Ht3、HtN)鉴别寄主鉴定技术,对2010年采自辽宁、吉林、黑龙江省22个县(市)88份玉米大斑病菌的菌株进行了生理小种鉴定,共鉴定出0、1、2、N、12、1N、23、2N、3N、12N、123N、123、23N和12N号14个生理小种;东北地区大斑病菌生理分化明显,出现了能够克服多个抗性基因的小种,其中,0号和1号生理小种分别占供试菌株的37.5%和20.5%,为优势小种;所鉴定的88个菌株对Ht1、Ht2、Ht3和HtN抗性基因的毒性频率分别为45.5%,30.7%,15.9%,23.7%。研究结果表明,东北地区玉米大斑病菌生理小种组成及种间的变异频率开始趋于复杂化,不断有新小种出现。玉米大斑病菌新小种出现0号和1号以外其他小种,出现频率升高和品种抗性丧失是导致玉米大斑病发生的重要原因。

玉米大斑病菌的生理小种及交配型测定

试验对采自2003年我国部分玉米产区的大斑病菌17个标样进行了分离并对其生理小种进行了鉴定。结果发现,我国的大斑病菌生理小种种类繁多,出现了0、1、2、3、N、12、23、123、13N、23N、123N共11种类型,尽管0、1号生理小种仍为优势小种,但出现的频率尚不到20%。在此基础上利用菌株对峙杂交法测定了其交配型,发现A、a和Aa共3种交配型,且交配型为Aa的两性菌株所占比例最大,占47.06%,比以前大幅度提高,说明随着我国耕作制度的改革和品种的更换,生理小种和交配型的变化出现了多元化。