黄淮地区大豆种质资源对疫霉根腐病的抗病性评价

【目的】建立一套大豆抗疫霉菌根腐病基因鉴别菌系,并用于分析大豆品种(系)是否含有抗病基因Rps1a、Rps1c和Rps1k。【方法】采用下胚轴接种法测定了125个大豆疫霉菌分离物的毒性组成,筛选了不同毒力公式的6个大豆疫霉菌并建立了该菌系,测定了黄淮地区55个主栽大豆品种(系)对该菌系的抗性并通过基因推导方法进行抗病基因分析。【结果】55个大豆品种(系)共产生18种反应型。抗病基因的推导结果表明,有2个品种可能含有Rps1c,没有鉴定到可能携带有Rps1a或Rps1k的大豆品种(系)。【结论】黄淮地区携带抗病基因Rps1a、Rps1c和Rps1k的大豆品种(系)并不多,且易感疫霉菌,因此需要及时进行抗性育种并积极推广。

大豆疫霉菌对甲霜灵抗性风险的研究

为了评估大豆疫霉对甲霜灵是否存在抗性风险,采用药剂驯化的方法诱导获得了大豆疫霉菌抗甲霜灵突变株hlj34M,并对其适生性进行了初步研究。该突变体菌丝生长速率、游动孢子产量和致病力与野生型相比没有显著变化。而卵孢子产量明显减少,突变体的3个单游动孢子后代的卵孢子产量与亲本菌株相比分别减少20.35%、43.63%和43.85%,统计分析差异达极显著水平。结果表明:甲霜灵的长期使用会导致大豆疫霉对其产生较大的抗性风险。

我国部分地区大豆疫霉群体遗传分析

为探究我国大豆疫霉菌的遗传多样性,使用13对简单重复序列标记(simple sequence repeats,SSR)引物对来自部分地区的79个大豆疫霉菌分离物进行了DNA指纹分析。13对SSR引物共扩增出33条条带,其中多态性条带比例为97.0%。SSR指纹聚类分析表明:当以相异距离0.79为阈值时,可将79个大豆疫霉菌分离物划分为13个遗传聚类组。多数大豆疫霉菌分离物之间遗传相似性较低,表明我国大豆疫霉在DNA水平上发生了显著的遗传变异,从而具有较丰富的遗传多样性。大豆疫霉菌DNA多态性特征与分离物地理来源之间存在一定相关性,说明不同地区的大豆疫霉菌群体与大豆栽培品种之间的互作很可能是引起大豆疫霉菌发生广泛遗传变异的主要原因。

桃褐腐病菌对多菌灵抗性的AS-PCR检测技术

由于杀菌剂的长期大量使用,植物病原菌对杀菌剂抗性问题日趋突出,严重影响病害防治的效果。褐腐病是一种在全世界范围内广泛发生和流行的重要果树病害。本文以桃褐腐病菌Monilinia fructicola为例,基于已知的多菌灵抗性机理,即靶标β微管蛋白基因TUB2的点突变E198A,建立了一种桃褐腐病菌对多菌灵抗性的等位基因专化性PCR检测技术。结果表明,碱基错配、内参引物、退火温度、dNTPs、Taq DNA聚合酶、专化性引物浓度及配比等因素均对检测效率有影响。经过对以上因素的优化,并对优化后的检测技术进行专化性及灵敏度评价,证实该检测技术能特异性地鉴别桃褐腐病菌M.fructicola对多菌灵抗性基因型E198A,且检测灵敏度可达到4.342 pg/μL病菌DNA,有望在实践中推广使用。

MfCdtf1基因对桃褐腐病菌生长、产孢和致病力的影响

为探究桃褐腐病菌实生链核盘菌Monilinia fructicola环磷酸腺苷依赖性转录因子(cyclic adenosine monophosphate dependent transcription factor,Cdtf)在侵染植物寄主过程中发挥的作用,以野生型菌株Bmpc7为研究对象,通过基因组学和侵染早期转录组学分析预测Cdtf1基因的结构及功能,对该基因进行敲除并对敲除转化子和回补转化子进行表型和抗逆性测定。结果显示,MfCdtf1在桃褐腐病菌侵染早期上调表达明显,接种后1 h和24 h时MfCdtf1的表达量显著上升,表明MfCdtf1参与调控桃褐腐病菌的侵染和致病。对3个纯合MfCdtf1敲除转化子和3个杂合回补转化子的表型进行观察,发现MfCdtf1基因的缺失使桃褐腐病菌的菌丝生长速率和致病力显著降低,产孢能力和色素合成能力丧失。甘油、H_(2)O_(2)、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、CaCl_(2)、KCl和NaCl等多种外源胁迫对敲除转化子ΔMfCdtf1的生长抑制率显著低于对野生型菌株Bmpc7的生长抑制率,表明MfCdtf1的缺失降低了桃褐腐病菌对外源胁迫的敏感性。

MfMel1基因参与调控桃褐腐病菌对桃果实的致病力

为明确MfMel1基因在桃褐腐病菌Monilinia fructicola中的功能,利用生物信息学软件对该基因的结构、所编码蛋白的保守结构域以及进化关系进行分析;通过遗传转化方法对该基因进行敲除,并进行表型分析。结果显示,敲除转化子△MfMel1菌株的菌丝生长速率、孢子萌发率与野生型菌株Bmpc7均无显著差异,但产孢量显著降低。△MfMel1菌株在0.01%SDS、600μg/mL刚果红、150 g/L甘油、200 g/L蔗糖、6 mmol/L H_(2)O_(2)、4%NaCl和1.2 mmol/L山梨醇培养基上的生长速率、菌丝形态均无显著变化,但对200 g/L葡萄糖的渗透胁迫敏感性增强。敲除转化子△MfMel1菌株的α-半乳糖苷酶活性明显降低,对桃果实的致病力显著下降。表明MfMel1基因在桃褐腐病菌中可能通过参与调控α-半乳糖苷酶酶活,从而参与病原菌的致病。

稻曲病菌Six1类效应蛋白UvSix1-1的功能研究

稻曲病菌在侵染过程中会分泌大量的效应蛋白来帮助其侵染。本研究鉴定到一个稻曲病菌效应蛋白UvSix1-1,同源序列比对及系统发育分析发现其具有Six1蛋白保守的氨基酸位点,并与多个病原菌中的Six1蛋白具有同源性。进一步研究发现UvSix1-1可以抑制Bax、XEG1和INF1引起的烟草叶片细胞坏死,并且其预测的信号肽区域具有分泌功能,在烟草上瞬时表达UvSix1-1可以促进辣椒疫霉的定殖。对不同稻曲菌株中的序列进行分析,没有发现序列多态性,说明该基因非常保守。以上研究结果表明,UvSix1-1在病原菌侵染过程中发挥作用,研究结果为稻曲病菌效应蛋白的研究提供参考。

稻曲病菌SIX效应蛋白参与调控植物免疫

为明确稻曲病菌Ustilaginoidea virens的SIX(secreted in xylem)效应蛋白功能,利用生物信息学软件预测6个SIX1蛋白和1个SIX2蛋白的分泌特性,并通过酵母分泌系统对其分泌特性进行验证,在烟草上通过根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导的瞬时表达系统检测SIX蛋白对小鼠促凋亡蛋白BAX、致病疫霉Phytophthora infestans激发子INF1、大豆疫霉Phytophthora sojae病原相关分子模式糖基水解酶XEG1引起烟草细胞坏死的作用,在烟草上表达SIX蛋白后接种辣椒疫霉Phytophthora capsici并观察其对辣椒疫霉侵染的作用。结果显示:所检测的SIX蛋白中有5个含有预测的信号肽,2个被预测为非经典分泌蛋白,但经酵母分泌系统验证均具有分泌功能;大部分SIX蛋白能够抑制BAX、INF1、XEG1引起的烟草细胞坏死,但抑制坏死的情况并不完全一致;大部分含信号肽的SIX蛋白能够促进辣椒疫霉侵染,UV8b_3638去信号肽突变体也能够促进辣椒疫霉侵染。表明大多数SIX蛋白参与调控植物免疫,且能促进病原物的侵染。

MfSre1基因参与调控桃褐腐病菌对外源渗透的胁迫和对DCFs杀菌剂敏感性

美澳型核果链核盘菌(Monilinia fructicola)引起的褐腐病是严重威胁桃生产的重要真菌性病害。为揭示该病原菌的抗药性机制和发掘新的药剂靶标,本研究利用同源重组分割标记法对MfSre1基因进行了敲除,并研究了该基因的生物学功能。与亲本甾醇14-α-脱甲基化酶抑制剂(DMI)抗性菌株Bmpc7相比,敲除转化子的菌落形态、菌丝生长速率、产孢能力和致病力没有显著变化(P>0.5),对DMIs杀菌剂的敏感性、过氧化氢和高浓度甘油渗透胁迫也没有显著性区别。但对金属离子、糖类、细胞壁/细胞膜破坏剂的敏感性明显降低,对二甲酰亚胺类杀菌剂(DCFs)的抗性水平显著上升。这些结果表明,MfSre1参与调控对部分外源渗透的胁迫和对DCFs杀菌剂的敏感性。

稻曲病菌bZIP转录因子UvbZIP12的功能研究

稻曲病是由稻绿核菌(Ustilaginoidea virens)侵染水稻穗部引起的真菌病害,严重影响稻米的产量和品质。bZIP转录因子参与多种植物病原菌的生长发育和致病过程。稻曲病菌中有28个bZIP转录因子,但其具体功能尚未被研究。本研究对bZIP转录因子UvbZIP12在稻曲病菌生长发育和致病过程中的功能进行分析。稻曲病菌接种水稻后,UvbZIP12基因表达量逐渐升高,在接种后3 d和5 d时具有最高表达量。对UvbZIP12基因的敲除转化子分析发现,敲除转化子ΔUvbZIP12在PSA、PDA、YTD培养基上生长速率显著加快,菌丝干重显著增加;产孢量减少;对NaCl和sorbitol的耐受性增强,对SDS、CR、CFW和H_(2)O_(2)的耐受性减弱;对水稻的致病力无明显变化。结果表明,稻曲病菌UvbZIP12参与调控生长发育和对非生物胁迫的耐受性,但不参与致病。