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。

拟轮枝镰孢ATMT突变体库的构建及分析

【目的】通过建立适用于拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)的农杆菌介导遗传转化体系,构建绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)标记的拟轮枝镰孢ATMT(Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation)突变体库,并对突变体库进行筛选分析,为研究拟轮枝镰孢在玉米果穗上的侵染途径和致病的分子机制打下基础。【方法】筛选头孢噻肟钠(cefotaxime sodium,Cefo)和氨苄青霉素钠(ampicillin sodium,Amp)对根癌农杆菌AGL-1的抑菌浓度和拟轮枝镰孢对潮霉素B(hygromycin B)的敏感浓度;以含有绿色荧光蛋白基因(GFP)、潮霉素抗性基因(HPH)的穿梭质粒为载体,通过ATMT构建GFP标记的拟轮枝镰孢突变体库;利用潮霉素抗性筛选、GFP的特异性引物进行PCR检测和荧光显微镜观察,检测分析T-DNA插入情况及转化子稳定性;从突变体库中随机挑选9个转化子菌株并进行分析,对其产孢量、分生孢子萌发率、致病力等进行测定。【结果】通过农杆菌抑菌试验发现当Cefo/Amp的浓度为150/150μg·mL^(-1)时,AGL-1生长受到抑制;当潮霉素B的浓度为150μg·mL^(-1)时,拟轮枝镰孢完全丧失生长能力。利用优化后的ATMT转化获得了2 465株GFP标记的拟轮枝镰孢转化子;转化子在不含潮霉素B的PDA培养基上连续转接5代再转到含潮霉素B的培养基上仍能正常生长,说明HPH成功插入野生型基因组且稳定遗传;利用GFP特异性引物对转化子进行PCR检测,测序结果显示与NCBI中GFP(登录号:LC420351.1)的同源性为99.26%,表明GFP已成功整合到野生型基因组中;转化子菌丝和孢子在荧光显微镜下观察均呈现绿色,而野生型菌株未观察到任何荧光,表明GFP转移到拟轮枝镰孢野生型菌株基因组中,且能够成功表达。对部分转化子分析发现,与野生型相比转化子54的产孢量明显增多,约为野生型的1.9倍;转化子24的分生孢子萌发率在相同时间内明显下降;转化子13的致病力增强,病害级别达到9级,转化子33和16致病力减弱为3级,转化子4致病力最弱为1级,部分转化子生物学性状未发生明显变化。【结论】构建了农杆菌介导GFP标记的拟轮枝镰孢突变体库,筛选分析获得了产孢量、孢子萌发率、致病力发生变化的突变体,为进一步研究拟轮枝镰孢侵染玉米果穗的途径和致病的分子机制打下了基础。

链格孢ATMT转化体系的构建及弱毒突变株验证

本文利用来自质粒pUCATPH的构巢曲霉色氨酸合成基因trpC的启动子(PtrpC)、终止子(TtrpC)和潮霉素磷酸转移酶抗性基因(hph)以及植物表达载体pROKⅡ成功构建了适用于丝状真菌的根癌农杆菌介导转化的双元载体pROKIIHPH,并转化根癌农杆菌Agrobacterium tumefaciens LBA4404,建立了根癌农杆菌LBA4404介导的链格孢Alternaria alternata分生孢子转化体系;再从乙酰丁香酮(AS)浓度、不同的共培养时间、受体菌分生孢子浓度和农杆菌菌液浓度对A. alternata转化效率的影响对体系进行优化。结果确定了根癌农杆菌菌液体积为200mL(OD600=0.15),A. alternata分生孢子浓度为106个/mL,在A. tumefaciens的预培养时期以及与A. alternata共培养时期分别加入200μmo1/LAS,共培养时间48h,转化率达120～200个/105分生孢子。在所筛选的约800个转化子中获得了1株毒性明显低于野生菌sd1的弱毒突变株t108,通过PCR验证推测其毒力降低可能由于T-DNA插入阻断了基因的表达。该实验结果为与突变相关基因的研究以及弱毒株t108的进一步研究和利用提供了实验材料,也为深入研究链格孢sd1菌株的基因功能奠定了基础。

利用重组PCR技术构建适合真菌ATMT转化的GFP基因表达载体

[目的]构建适合真菌ATMT转化的GFP基因表达载体。[方法]利用含有GFP基因和Nos终止子的A2GFP质粒和含有普遍适于真菌基因表达的构巢曲霉启动子(Ptrpc)的pUCATPH质粒,通过重组PCR技术构建Ptrpc-GFP-Nos重组基因,然后插入到农杆菌质粒pCAMBIA 1300的多克隆位点,构建适合真菌ATMT转化的GFP基因表达载体,并对其进行酶切和测序鉴定。[结果]通过重组PCR技术,仅通过Ptrpc启动子基因扩增、GFP-Nos基因扩增、Ptrpc-GFP-Nos重组基因扩增、1次双酶切、1次连接和转化,就成功地构建了适合真菌ATMT转化的GFP基因的表达载体pCAMBIA 1300-PGN,不需要构建中间载体,并大大简化了连接步骤。该载体经过PCR、酶切和测序鉴定,结构正确,连接准确,序列无误。[结论]该研究为真菌ATMT突变体的构建和快速检测奠定了基础。

高效降解秸秆的深绿木霉菌ATMT突变株的筛选

以羧甲基纤维素粉或滤纸为唯一碳源,对深绿木霉菌T23的农杆菌介导的突变株进行了生长速度、产孢率、色素形成等形态学观测,同时,测定了滤纸酶酶活及羧甲基纤维素酶酶活,从中筛选出降解纤维素能力较出发菌T23显著变化的突变株7株。其中,多拷贝T-DNA插入突变株较单拷贝的突变株生长速度快,产孢率高。并且,这些突变株的发酵液呈明显的色素差异。突变株插入的拷贝数越多,酶活越强,在降解过程中这2种酶都观察到了产物的反馈抑制现象。

链格孢菌苹果致病型的ATMT转化体系的建立

【目的】链格孢菌(Alternaria alternate)苹果致病型是苹果上的重要致病菌,可以侵染苹果叶片和果实。论文旨在建立农杆菌介导的链格孢菌苹果致病型高效稳定的分子转化体系,为在分子水平上研究链格孢苹果致病型病菌的致病机制提供技术支持。【方法】质粒pKO1-HPH是以pCAMBIA1300骨架为基础构建的穿梭质粒,含有潮霉素抗性基因,并在其多克隆位点上插入了绿色荧光蛋白基因,这个质粒在大肠杆菌和农杆菌细胞中都能够稳定地复制繁殖。将质粒pKO1-HPH采用冻融法转化到农杆菌菌株AGL1中,然后与链格孢苹果致病型菌株XP-1的分生孢子在诱导培养基上共培养进行基因转化,转化子在含有潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上进行筛选;在含有50μg·mL^(-1)潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上检测转化子细胞中抗性基因在转化子中的表达情况;用荧光显微镜检测绿色荧光蛋白基因在转化子细胞中的表达情况。在初步确认可以将绿色荧光蛋白和潮霉素B磷酸转移酶基因转入链格孢苹果致病型菌株中后,对菌落培养时间、转化前分生孢子的预处理方法对转化效率的影响进一步优化。转化子的稳定性采用分生孢子5次继代培养后,能否在含有潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上稳定生长来检测;采用PCR方法检测绿色荧光蛋白外源基因和潮霉素B磷酸转移酶基因是否存在于转化子基因组中;用Southern杂交检测外源基因在转化子基因组中插入的拷贝数;在苹果果实和叶片上接种检测转化子致病性的变化。【结果】将100μL孢子悬浮液(含105孢子)涂布于马铃薯-胡萝卜-琼脂平板上菌落培养36—48 h后,链格孢苹果致病型菌株XP-1可以产生足量的孢子用于农杆菌介导的分子转化。将分生孢子用无菌水洗下,在4℃处理6 h,再与含质粒pKO1-HPH的农杆菌进行诱导共培养,转化子在含有50μg·mL^(-1)潮霉素的马铃薯-葡萄糖-琼脂培养基上进行筛选,转化效率较好,107个分生孢子转化可获得约200个转化子。转化子经过5次继代培养,对潮霉素B的抗性没有改变。特异性引物PCR检测表明外源基因能够成功地整合到供试菌株的基因组中;Southern杂交表明外源基因多以单拷贝形式随机插入到链格孢苹果致病型菌株XP-1细胞的基因组中;转化子的菌丝和分生孢子在荧光显微镜下可以观察到明显的绿色荧光,说明荧光蛋白基因在菌丝及孢子中均能够成功表达。通过部分转化子的致病性试验,筛选获得数个在苹果果实和叶片上致病性都显著降低的菌株。【结论】建立了农杆菌介导的链格孢菌苹果致病型稳定高效的分子转化体系,为进一步开展此病菌与其寄主的分子互作研究打下基础。

尖孢镰刀菌ATMT体系的构建及其对甘草的促生效果评价

该研究旨在通过耐盐能力、产吲哚乙酸(IAA)能力、溶磷能力、产铁载体能力等指标评价一株甘草内生尖孢镰刀菌的体内功能,通过根癌农杆菌介导的遗传转化技术建立该菌的稳定遗传转化体系,并通过标记基因绿色荧光蛋白(GFP)的克隆和β-葡萄糖苷酸酶(GUS)染色的效率检测转化子的稳定性与染色高效性,筛选出高效稳定的转化子用于回染甘草,评价其对甘草幼苗生长的影响。研究结果表明该菌耐盐性较好,在含7%氯化钠的马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基上仍能生长,但生长速度随着PDA培养基中氯化钠含量的增高而减缓;该菌具有产吲哚乙酸的功能,其发酵液中IAA的质量浓度约为3.32mg·m L^(-1)。该研究成功构建了该菌的遗传转化体系,且其根癌农杆菌介导的遗传转化(ATMT)体系高效而稳定。筛选获得1株兼具染色高效性和遗传稳定性的转化子,该转化子在甘草植株中的回染率为76.92%,能够显著提高一月龄甘草幼苗的主根长,促进甘草幼苗根部的生长发育。该研究结果可以为生物菌肥的开发及优质甘草的生长调控奠定基础。

粉红粘帚菌的ATMT体系构建及定殖甘草条件优化

目的:建立并优化根癌农杆菌介导的甘草内生真菌粉红粘帚菌的遗传转化体系,优选粉红粘帚菌定殖甘草的条件,为生物菌肥的开发及优质甘草的育种奠定基础。方法:分别从乙酰丁香酮浓度、共培养时间和受体真菌分生孢子浓度3个方面对根癌农杆菌介导的遗传转化(ATMT)条件进行优化并优选转化子。采用正交试验,以共培养温度、共培养时间和孢子浓度为考察因素,定殖率为指标,优化粉红粘帚菌定殖甘草的条件。结果:粉红粘帚菌最适转化条件为共培养时间60 h、孢子浓度1×10^(7) cfu·mL^(-1)、乙酰丁香酮浓度150μmol·L^(-1),此条件下的转化效率为每1×10^(7)个受体真菌孢子可获得135个转化子。通过标记基因绿色荧光蛋白(GFP)的克隆和β-葡萄糖苷酸酶(GUS)染色结果检测转化的准确性与稳定性。粉红粘帚菌通过浸种法定殖甘草的最佳条件为共培养温度25℃、共培养时间36 h、孢子浓度1×10^(6) cfu·mL^(-1),此条件下定殖率71.11%。结论:本研究成功建立了稳定高效的粉红粘帚菌ATMT体系及其定殖甘草的技术体系,可为甘草生物菌肥的开发奠定基础。

玉米弯孢叶斑病菌ATMT突变株构建及致病力分析

利用农杆菌介导的基因转化(Agrobacterium-mediated transformation,ATMT)技术,转化玉米弯孢叶斑病菌(Curvularia lunata),共获得转化子1 454个。对其中菌落形态、生长速率等性状有显著变化的8个突变株进行分析。通过离体叶片接种进行筛选,发现4个突变株致病性降低,2个突变株致病性增强。通过测定生长速率、产孢量及细胞壁降解酶活性发现,其中致病性减弱的突变株,其产孢量均有所下降甚至不产孢,突变株的PG酶活性普遍增强,但Cx酶活性没有明显变化,而2株强致病性突变株的Cx酶活性明显增强。

改良ATMT转化技术在深绿木霉基因敲除中的应用

木霉菌是环境中具有重要经济价值的丝状真菌之一。高效率的基因敲除技术是深入研究木霉菌功能的必要手段。研究改进了传统的农杆菌介导的遗传转化技术（ATMT）,成功构建深绿木霉T23中碳代谢抑制因子cre1基因敲除突变株。首先查找深绿木霉全基因组序列,比对并扩增cre1基因侧翼序列,以改造后的p1300qh质粒为骨架构建cre1敲除载体p C1300qh：cre1-up∷hyg∷cre1-down,转化到农杆菌AGL-1。通过优化ATMT转化中木霉菌分生孢子浓度,改良培养方式和延长诱导转化时间等参数,获得最佳转化条件：木霉菌分生孢子浓度为8×10~6,筛选培养基改为IM培养基,诱导转化时间延长,成功筛选到可能的转化子10个。最后,经鉴定有1个转化子为cre1敲除转化子,9个为T-DNA随机插入。因此,为深绿木霉菌基因功能研究提供了可借鉴的高效便捷的遗传转化方法。

机场航站楼供电可靠性措施要点简析

机场航站楼尤其是大型机场航站楼供配电可靠性是个系统工程,各个环节都不容忽视,以免出现短板效应,造成整个供配电系统可靠性达不到要求。通过分析影响供电可靠性的各个环节,结合已完成并投入使用项目的调研回访,提出保证机场航站楼供电可靠性的措施。

适用于ATMT介导的RNA干扰载体的构建及在苹果炭疽叶枯病菌中的应用

本研究旨在构建1个适用于农杆菌介导真菌遗传转化(ATMT)的RNA干扰载体pCamhybgfp4,为系统研究植物病原真菌基因功能提供便利。通过基因工程及分子生物学技术,将pSilent-1载体的RNAi发夹结构与潮霉素抗性基因(HygR)整合到能被根癌农杆菌识别的T-DNA序列中。以eGFP为靶基因,构建eGFP RNAi载体,并将eGFP RNAi载体转入根癌农杆菌LBA4404,通过ATMT方法,获得eGFP RNAi菌株。绿色荧光检测和定量PCR分析结果显示,eGFP RNAi菌株eGFP无表达或表达量明显降低,表明RNA干扰载体pCamhybgfp4适用于ATMT介导的苹果炭疽叶枯病菌遗传转化。RNAi载体的成功构建为进一步通过RNA干扰技术研究苹果炭疽叶枯病菌致病机制研究奠定了基础。

玉米圆斑病菌非核糖体肽合成酶6基因ATMT敲除载体构建

以双元载体pPZP100为骨架,通过酶切、连接将标记基因(潮霉素-绿色荧光蛋白,HygR-GFP)及碳色长蠕孢(Helminthosporium carbonum)非核糖体肽合成酶基因(HcNPS6)侧翼序列插入目标载体pPZP100,构建HcNPS6基因敲除载体,并采用冻融法将pPZP100HygR-GFPHcNPS6转入农杆菌菌株AGL-1。挑取经氨苄/氯霉素筛选的重组子进行菌落PCR鉴定。结果表明,敲除载体已成功转入农杆菌AGL-1。

红曲霉过表达orf5基因对洛伐他汀含量的影响

为研究红曲霉过表达orf5基因对洛伐他汀含量的影响,丰富洛伐他汀代谢调控机制。用ATMT和REMI法将gus-orf5融合基因转化红曲霉,并对ATMT法的共培养条件和REMI法的内切酶进行优化筛选,对获得的潮霉素抗性菌株进行GUS染色和PCR鉴定,并检测阳性菌株的洛伐他汀含量变化。结果筛选出20μg/mL潮霉素的培养基作为转基因红曲霉的抗性筛选浓度,补充1/10 LB的Co-IM共培养基有利于ATMT法转化,在REMI法中Xba I介导的转化效果较好。用ATMT和REMI法均获得抗性菌落,经PCR检测表明orf5和hyg基因均已导入红曲霉,GUS染色呈蓝色。过表达菌株的洛伐他汀含量比对照明显提高,高达36.89%。红曲霉过表达orf5有利于增加洛伐他汀的积累,为深入研究红曲霉orf5基因的功能提供参考。

稻曲病菌分生孢子高产突变体A2588的T-DNA插入位点侧翼基因分析

【目的】克隆稻曲病菌(Ustilaginoidea virens)分生孢子高产突变菌株A2588的T-DNA插入突变基因,解析该基因在稻曲病菌分生孢子形成中的功能,为进一步揭示稻曲病菌的分生孢子形成机制提供理论基础。【方法】测定A2588的产分生孢子能力、孢子萌发率、菌丝直线生长能力和热敏感性等生物学特性,利用hiTAIL-PCR、RACE和半定量PCR等方法克隆T-DNA插入突变基因,并结合生物信息学方法分析T-DNA插入导致分生孢子产量提高的分子机理。【结果】与稻曲病菌野生型菌株70-22相比,突变菌株A2588在PS培养液中产生数量为10倍以上的分生孢子,在MM培养液中产生数量约20倍的分生孢子,其在PS培养液中培养的菌球较为致密;在PSA和MM固体培养基上A2588产孢周期较短,孢子萌发率较低,虽然菌丝生长速度无明显差异,但热处理后菌丝不能恢复正常生长速率。hiTAIL-PCR和RACE法克隆了A2588中T-DNA侧翼基因,并利用RT-PCR检测侧翼基因表达水平,结果表明T-DNA侧翼基因spo76表达水平下降,进一步分析发现T-DNA可能插入至spo76的启动子区域,从而破坏了该基因启动子的部分功能。【结论】稻曲病菌突变菌株A2588中,T-DNA插入导致spo76启动子功能部分缺失,spo76表达水平下降,可能使A2588产孢周期缩短,并产生更多分生孢子。

层出镰刀菌T-DNA插入突变体库的构建与分析

苹果再植病害(Apple replant disease,ARD)是世界苹果主产区广泛发生的病害。前期研究表明,层出镰刀菌是造成苹果再植病害的重要致病菌之一,但其分子致病机制尚缺乏研究报道。本研究的目的是建立农杆菌介导的层出镰刀菌的遗传转化体系,并获得大规模的遗传稳定的层出镰刀菌ATMT突变体库,为研究该菌的分子致病机理奠定基础。对影响农杆菌介导转化效率的主要因子进行单因子条件测验,得到其最优转化体系为:抑制H10菌丝和孢子生长的潮霉素的浓度为100μg/mL,层出镰刀菌的分生孢子浓度为107个/mL,农杆菌OD600值为0.3,AS浓度为200μg/mL,共培养时间为48h,共培养温度为26℃。利用这一体系构建了3000个转化子的突变体库,并对随机选择的200个突变体进行潮霉素抗性基因的PCR检测,并经过在PDA培养基上5代培养,验证了T-DNA插入片段的稳定性。

西瓜枯萎病菌T-DNA插入转化子库的构建及其质量评价

为研究西瓜枯萎病菌的致病分子机理,开展了病原菌的转化子库构建工作。采用携带潮霉素抗性p TFCM双元载体的农杆菌AGL-1介导的ATMT转化方法 ,获得菌株FON-01的转化子,通过表型观察筛选突变体。结果表明:当乙酰丁香酮(AS)浓度为200μmol/L、农杆菌OD600为0.4、分生孢子浓度为1×106个/m L时,于28℃共培养48 h转化效率高达(663.33±24.95)个/106个孢子。构建了总数为3 832个的转化子库并对其进行了质量评价,从2 201个转化子中筛选出菌落形态、生长速度及产孢量等方面有所变异的突变体73个。病原菌转化子库的构建为进一步开展致病分子机理及相关基因克隆等方面研究奠定基础。

农杆菌介导pepA基因对黑曲霉菌丝体的遗传转化

通过重叠延伸PCR将宇佐米曲霉中1 347 bp的酸性蛋白酶基因pepA与黑曲霉糖化酶基因5'同源臂和3'同源臂进行拼接,构建pepA基因表达框。将此表达框插入载体pSZH中,构建黑曲霉同源重组表达载体pSZH-pepA。将载体pSZH-pepA通过冻融法转化农杆菌AGL1,进而通过农杆菌介导法转化高产糖化酶的黑曲霉菌丝体。以PDA作为共培养培养基,乙酰丁香酮(简称AS)浓度200μmol.mL-1的条件下,28℃恒温静置培养48 h,经潮霉素筛选和PCR鉴定获得3株重组菌株。以出发菌株作为对照,对3株重组菌株静置培养7 d后的发酵液上清进行酶活测定,结果发现酸性蛋白酶酶活最高达45.56 U.mL-1,而出发菌株的酸性蛋白酶酶活仅为3.72 U.mL-1,表明酸性蛋白酶基因pepA在高产糖化酶的黑曲霉中得到表达。研究建立了农杆菌介导的pepA基因导入黑曲霉菌丝体的转化体系,为实现酸性蛋白酶在黑曲霉菌丝体中高效表达奠定基础。

基因打靶与RNA干扰技术在丝状真菌基因功能组学研究中的应用

随着丝状真菌模式生物基因组测序工作的进行,其提供的大量未知功能的基因序列,为研究丝状真菌的基因功能开辟了新的方向,并已成为生命科学领域研究的热点。对基因功能研究中最新的两种方法——基因打靶和RNAi技术的原理、技术路线和特点以及应用情况进行综述。

柱花草炭疽病菌T-DNA插入突变体库的构建与分析

胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)引起的柱花草炭疽病是热带牧草柱花草的主要病害,利用根癌农杆菌介导转化(Agrobacterium tumefaciens mediated transformation,ATMT)的T-DNA插入突变技术,可使炭疽病菌基因组上被插入部位的基因丧失功能,是研究柱花草炭疽病菌致病机理的重要方法。在先前优化根癌农杆菌介导柱花草炭疽病菌遗传转化体系的基础上,构建了4 616个转化子的突变体库,从中随机选取部分突变体,对其TDNA插入拷贝数、遗传稳定性、生长速度、产孢量、分生孢子萌发等进行分析。结果表明,所得转化子多为单拷贝,能稳定遗传。一些转化子的生长速度、产孢量、分生孢子萌发率与野生型相比有明显差异。