番茄响应南方根结线虫侵染相关转录因子的初步分析

为明确番茄接种根结线虫后基因种类和表达量在转录水平的变化规律,利用RNA-seq对未接种及接种南方根结线虫2龄幼虫6、12、24和48 h的番茄进行转录组测序,探究番茄响应南方根结线虫侵染相关的关键转录因子,并采用qRT-PCR方法对测序结果进行验证。结果显示,接种南方根结线虫后6、12、24和48 h分别有350、390、580、1154个基因差异表达,其中差异表达转录因子分别为11、11、19、50个。这些转录因子属于15个家族,其中数量最多的为MYB家族和bHLH家族(均为20个),其次是ERF家族19个、WRKY家族15个、bZIP家族9个。南方根结线虫侵染过程差异表达最明显的主要为ERF、WRKY、MYB和bHLH家族转录因子,其中Solyc03g005520、Solyc02g094270和Solyc09g066350显著上调,接种后48 h log2FC分别为9.16、6.49和6.33;Solyc02g079280、Solyc12g100140和Solyc04g072460显著下调,接种后48 h log2FC分别为-2.60、-1.72和-1.70。qRT-PCR验证结果显示,6个随机选取基因的表达趋势与测序结果基本一致。以上结果表明,ERF、WRKY、MYB和bHLH家族转录因子可能参与番茄与南方根结线虫互作,在番茄响应南方根结线虫侵染反应中发挥着重要的调控作用。

侧孢短芽胞杆菌产生线虫侵染性蛋白酶的优化

采用单因素试验确定侧孢短芽胞杆菌G4产线虫侵染性蛋白酶的最佳碳氮源,通过Placket-Burman设计筛选影响蛋白酶活力的主效因子,最陡坡试验和Box-Behnken设计获得主效因子的最佳水平,建立线虫侵染性蛋白酶的最佳生产体系:葡萄糖9.78 g/L、牛肉膏16.65 g/L、磷酸氢二钾0.75 g/L、可溶性淀粉12.5 g/L、氯化钠0.75 g/L、硫酸镁0.5 g/L、初始pH值自然、装液量50 mL,37℃摇瓶培养32 h,蛋白酶活力可达12 379.41 U/mL,较优化前的2 476.3 U/mL提高了4倍。

土壤水分对烟草孢囊线虫侵染和烟碱含量的影响

为探究土壤水分对烟草孢囊线虫(Heterodera glycines)侵染的影响及其机制,2014年6—9月采用3种不同水分处理的盆栽试验,定期取样测定土壤和根系中线虫数量及根系和叶片中烟碱含量。结果表明,常规浇水处理下烟草孢囊线虫明显发生3代,繁殖系数(Rf=Pf/Pi)高达2.7;烟草根系中烟碱含量均低于1.00%。8月过度浇水处理下孢囊线虫第3代发生不明显且向后推迟,Rf为0.5;根系中最高烟碱含量(1.92%)发生在过度浇水15 d后。7—8月过度浇水处理下孢囊线虫第3代发生不明显,且第2代和第3代均向后推迟,Rf仅为0.1;根系中最高烟碱含量(3.22%)发生在过度浇水35 d后。常规浇水处理下,烟草叶片中烟碱含量总体呈上升趋势,而过度浇水处理下叶片中烟碱含量下降。过度浇水明显抑制烟草孢囊线虫的侵染,且与烟草根系中烟碱的大量积累可能存在相关性。

论沙棘根系与功能Ⅱ——Frankia菌侵染和结瘤

沙棘属于放线菌结瘤植物,其根瘤起源和侧根具有同源性。组成根瘤的最基本单位是瘤瓣,瘤瓣顶端分生组织被Frankia菌新侵染后,以二分叉分裂可形成下一级两个新的瘤瓣,以此方法逐次、逐年分裂,形成了珊瑚状瘤块。瘤块是多年生的。根瘤的发生与形成是宿主与Frankia菌特异性高度相容的结果。在根瘤中Frankia菌的菌体具有多型性,分为菌丝,泡囊(是固氮的场所)和休眠体的拟类菌体、冬孢子和新发现的春孢子。沙棘所以称谓先锋植物的原因之一,就是有了共生体根瘤,才能在严酷生境中具备了广泛的生态效应和抗逆性。

豇豆根瘤菌NGR234和紫云英根瘤菌109感染紫云英的比较研究

利用光学和电子显微镜对紫云英根瘤菌菌株109和广宿主的快生型根瘤菌菌株NGR234感染温带型豆科植物紫云英进行了研究,结果表明根瘤菌感染紫云英是通过在根毛中形成侵染线的途径。电子显微镜研究揭示了固氮根瘤中细胞内侵染线的存在。接种二天后,首先可观察到根毛的卷曲或分枝。接种四至五天后,在每株植物卷曲的根毛中可看到侵染线。接种八至十天后的植株出现肉眼可见的根瘤。菌株NGR234能够在紫云英上诱导根毛的卷曲,侵染线和根瘤的形成,但所形成的根瘤却未能固氮,根瘤中无明显的类菌体区,但有少数包有细菌的侵染线。NGR234抗抗菌素的衍生菌均未能使紫云英结瘤。将NGR234的共生质粒转移至三叶草、苜蓿、豌豆、快生型大豆根瘤菌和农杆菌,亦未能使这些细菌获得紫云英上结瘤的能力。

中国辣椒(Capsicum chinense)对象耳豆根结线虫的抗性鉴定及机理研究

根结线虫(Meloidogyne spp.)是一类高度专化性的杂食性植物病原线虫。目前,世界上已报道的根结线虫种类有98种,我国危害农作物最为严重的根结线虫有6种,包括南方根结线虫(M. incognita)、北方根结线虫(M. hapla)、爪哇根结线虫(M. javanica)、花生根结线虫(M. arenaria)、拟禾谷根结线虫(M. graminicola)和象耳豆根结线虫(M.enteroloblii)。象耳豆根结线虫寄主范围广、致病力强,选育抗病品种是防治该线虫最为经济有效的手段。由于象耳豆根结线虫在辣椒生产中造成的危害越来越大,急需筛选高抗象耳豆根结线虫的辣椒种质,为抗病育种工作提供物质前提。本研究采用苗期接种鉴定法,对27份中国辣椒(Capsicum chinense)接种象耳豆根结线虫,60 d后开展抗病性鉴定工作。从根结指数和卵粒指数可以看出,不同种质材料在抗病性上存在显著差异。L529-10-1-2-1的根结指数和卵粒指数均最大,L550-1-3的根结指数最小,L518×L535的卵粒指数最小,可推测L529-10-1-2-1对象耳豆根结线虫的抗病性最弱,L550-1-3和L518×L535抗病性最强。结合隶属函数值和聚类分析,将27份供试辣椒种质分为抗病、低抗、感病和高感4类。其中抗病种质16份,隶属函数值在1.60以上;低抗种质4份,隶属函数值在1.26~1.51之间;感病种质5份,隶属函数值在0.64~0.93之间;高感种质2份,隶属函数值在0.42以下。选取高抗的L501M-1M和高感的L529-10-1-2-1接种象耳豆根结线虫,并在接种后0、3、6、9、12、15、20、25、30 d观察线虫侵染量和根系木质素含量。发现L501M-1M根系中的根结线虫数量远远少于L529-10-1-2-1,且L501M-1M中根结线虫的发育受到了阻滞。L501M-1M和L529-10-1-2-1在接种前木质素含量均较低,而接种后抗感种质木质素含量均有所上升,且L501M-1M的木质素含量明显高于L529-10-1-2-1,从而推测木质素与中国辣椒的象耳豆根结线虫抗性存在一定关联。该结果将为深入开展辣椒的根结线虫抗性机理研究奠定基础。

一种对桃小食心虫高毒力的斯氏线虫Steinernema sp.(CB-2Y)

本研究在室内用“沙埋法”比较了两种斯氏属昆虫病原线虫Steinernema sp.(CB-2Y)和S.feltiae Agriotos对桃小食心虫的侵染力,结果表明CB-2Y线虫对桃小食心虫幼虫和冬茧的侵染力都高于Agriotos线虫。接线虫笫7天桃小食心虫LD50,CB-2Y组为49条线虫,而Agriotos组为158条;冬茧的LD50分别为1330条和24046条。在桃小冬茧开始活动期(6月15日)分别施用两种线虫,一个月后检查桃小食心虫成虫羽化率,CB-2Y线虫的控制效果明显优于Agriotos,在1024条线虫/桃小食心虫冬茧时(75条/cm^2),越冬代桃小食心虫的羽化率分别为8.2％和29.2％。

河南许昌小麦孢囊线虫冬前侵染为害调查

为明确河南许昌地区小麦孢囊线虫的冬前侵染和为害情况,对许昌市5县(市、区)36个乡(镇)的46个行政村进行全面普查。统计数据显示,许昌地区采集的230份土壤样品和小麦根组织样品中植物寄生线虫检出率为100%,孢囊检出率为71.30%,平均孢囊含量为3.0个/100mL土样。小麦孢囊线虫冬前侵染现象普遍,在小麦播种后45d可发育至四龄幼虫。采用形态学和SCAR-PCR检测对小麦孢囊线虫进行种类鉴定,发现菲利普孢囊线虫为许昌地区的优势种群,检出样品占孢囊样品总数的91.67%,发生区占调查地区的71.74%;部分地区存在菲利普孢囊线虫与禾谷孢囊线虫或玉米孢囊线虫混合发生的情况,占调查地区的6.52%。本研究明确了许昌地区小麦孢囊线虫的冬前侵染为害情况和种类分布,为小麦孢囊线虫病的防治和为害损失研究提供基础支撑。

淡紫拟青霉(Purpureocillium lilacinum)及其对病虫害生防效果和机制研究进展

淡紫拟青霉(Purpureocillium lilacinum)是具有腐生-内生-寄生复杂生活史的丝状真菌,研究发现其在病虫害防治方面具有优势。淡紫拟青霉能高效寄生线虫卵或抑制卵不育,并有拮抗2龄雌虫能力;同时淡紫拟青霉对动物寄生虫、人畜共患寄生虫、真菌病害均有防治效果。随着新一代测序技术的发展,淡紫拟青霉寄生效果和机制的研究会更加深入。

放线菌BJLSH9菌株兼抗线虫及烟草疫霉菌的生防活性及其杀线虫代谢产物鉴定

从采自北京柳树的根际土中分离到对线虫和病害真菌具有较好生防活性的放线菌菌株BJLSH9.该菌株对烟草疫霉菌丝生长抑菌率达50.05%,48 h的杀线虫活性高达98.05%.在40 L发酵罐用38号培养基培养BJLSH9菌株,根据其生物活性及菌体生物量确定适宜的发酵时间为72 h.经16S rRNA基因分析,将BJLSH9菌株鉴定为黄抗霉素链霉菌(Streptomyces flavofungini).从BJLSH9菌株的次生代谢产物中鉴定出一种杀线虫化合物tryptophandehydrobutyrine diketopiperazine(TDD),该化合物对线虫48 h的致死率为40%.黄抗霉素链霉菌及其产生的TDD化合物的杀线虫活性为首次报道.

豆科植物-微生物共生固氮研究进展

与大多数陆地植物不同,豆科植物可以与根瘤菌共生互作形成根瘤。在根瘤中,根瘤菌将空气中的氮气还原为植物可直接利用的含氮化合物。根瘤固氮对豆科植物获得氮素以及维持土壤氮循环至关重要。根瘤共生固氮涉及一系列复杂的信号交流,从而保证根瘤菌成功侵染形成根瘤。本文主要总结了近10年来在植物-根瘤菌共生信号识别和转导,以及侵染线形成和根瘤发育调控等方面所取得的主要进展,并展望了根瘤共生研究领域的研究热点和研究前景,为高效利用豆科植物共生固氮体和遗传改造非豆科作物共生固氮提供理论依据。