尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种的磷酸化应激诱导蛋白1(FoSTIP1)基因的克隆及表达分析

本研究克隆了尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种(Fusariumoxysporumf.sp.cubenserace4,Foc4)转录因子FoS kn7一个候选的下游基因,结果表明该基因cDNA编码序列全长1737 nt,编码一个含578个氨基酸残基的蛋白质。对其编码的蛋白进行了结构域和进化分析,结果表明该蛋白质含有胁迫诱导蛋白(stress-in-ducible protein-1, STI1)结构域和多个三角形4肽重复序列结构域(tetratricopeptiderepeat,TPR)。该蛋白质与尖孢镰刀菌番茄专化型的磷酸化应激诱导蛋白1(STIP1)亲缘关系最近,因此初步将其确定为Foc4的磷酸化应激诱导蛋白并命名为FoS TIP1。采用相对荧光定量PCR方法分析了该基因在野生型B2菌株入侵香蕉苗根部及在外源H_2O_2诱导情况下的表达变化,也分析了FoSKN7基因缺失突变体中该基因在外源H_2O_2诱导情况下的表达。结果表明在入侵香蕉苗根部及在外源H_2O_2诱导情况下,B2菌株中的FoSTIP1表达均有上调,而FoSKN7基因缺失突变体中FoSTIP1即使有H_2O_2诱导,其表达也远低于B2菌株中的FoSTIP1。推测FoSTIP1可能是FoS kn7的靶基因并参与了Foc4抗外源氧化胁迫。

尖孢镰刀菌古巴专化型SIX7基因分析

SIX蛋白编码基因最早由尖孢镰刀菌番茄专化型入侵的番茄木质部蛋白质组中发现,且成功用于区分尖孢镰刀菌番茄专化型的3个生理小种。一些SIX编码基因亦在引起香蕉枯萎病的Fusarium.oxysporum f.sp.cubense(简称Foc)中有报道,为区分Foc不同生理小种或亚型,比较分析了Foc中的SIX7基因序列及其特异性。以现有的SIX7基因序列设计合成引物,通过PCR扩增并测序,比较分析国内不同地理区域及来源于澳大利亚与南非的Foc1、Foc2、Foc3、Foc4共56株菌株中的SIX7基因,并以8个以上其他专化型或其他种或属病原菌共39株菌株分析了SIX7基因序列的特异性。研究发现所设计合成的SIX7基因引物序列仅能从供试的亚热带4号生理小种(ST4)中扩增出663 bp的目的条带。亚热带4号生理小种(ST4)中仅有的SIX7基因序列结合Foc4特异性引物Foc-1/Foc-2可快速区分Foc4亚型,提供了快速区分香蕉枯萎病病样内的Foc4亚型的分子鉴定手段,可指导蕉农及时采取有效防控香蕉枯萎病的措施。

香蕉枯萎病菌热带4号小种基因组规模分泌蛋白的预测与分析

为了明确香蕉枯萎病菌热带4号小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubense tropical race 4,Foc TR4)与香蕉互作的分子机理,本研究利用SignalP、WoLF PSORT、TargetP、TMHMM和big-PI Predictor等软件,对Foc TR4全基因组22 487条蛋白质氨基酸序列进行了经典分泌蛋白的预测分析。结果表明,Foc TR4全基因组编码蛋白质中有1 054个经典分泌蛋白,占编码蛋白质总数的4.7%。蛋白质特征分析结果表明,其氨基酸序列长度集中在100~500个氨基酸,信号肽长度集中在17~22个氨基酸,信号肽切割位点以SPaseⅠ型为主。功能预测分析结果表明,有463个经典分泌蛋白获得了注释,主要涉及糖代谢、水解酶活性等。碳水化合物酶类(CAZymes)的分析结果表明,有281个分泌蛋白为CAZymes,其中以GH家族最多。此外,利用Secretome P软件对Foc TR4非经典分泌蛋白进行了分析,发现有9 216个蛋白质氨基酸序列,占编码蛋白质总数的41.0%。

香蕉枯萎病菌1号和4号生理小种菌株侵染和定殖巴西蕉和粉蕉根系的观察

尖孢镰刀菌古巴专化型1号和4号生理小种菌株对巴西蕉和粉蕉的致病性不同,其在巴西蕉和粉蕉根系的侵染和定殖过程是否不同仍未阐明。笔者将绿色荧光蛋白标记的1号(T320)和4号(B2-63)生理小种菌株分别接种巴西蕉和粉蕉,借助激光共聚焦显微镜观察侵染过程。发现这2个生理小种菌株菌丝均可沿巴西蕉和粉蕉根系表层细胞之间的凹槽生长,并进一步侵入维管束;而且B2-63侵入粉蕉根系维管束快于其侵入巴西蕉根系维管束。在接种T320菌株15 d后,在轻微褐变的巴西蕉球茎组织中未观察到其菌丝体,而在褐变粉蕉球茎中可观察到。推测T320在粉蕉根系维管束中的扩展较其在巴西蕉根系维管束中的扩展容易。结果为进一步研究尖孢镰刀菌古巴专化型生理小种与不同基因型香蕉的互作奠定基础。

香蕉枯萎病菌4号小种致病力分化的初步研究

为了研究中国香蕉枯萎病病原菌4号小种致病力分化的问题,2003年6月—2010年1月,通过采集或交流的方式共得到海南、广东、福建、云南和广西等省区的35个市县的56个Fusarium oxysporum f.sp.cubense Race4菌株,应用盆栽伤根淋灌法接种巴西蕉苗,系统性地评价了56个Race 4菌株的致病力。试验结果表明:供试的56个Race4菌株表现出了很明显的致病力分化,其中,强致病力的菌株有29个、中致病力的有9个、弱致病力的有18个,分别占供试菌株的51.79%、16.07%、32.14%。供试的香蕉枯萎病病原菌4号小种存在着明显的致病力分化现象,已分化为强、中和弱3种致病型,强致病力菌株为优势菌株。

广西香蕉枯萎病4号生理小种发生特点调查

2014—2015年采用随访调查、抽样、跟踪调查等方法,调查广西7个香蕉主产区的枯萎病发生情况,并结合植株生育期、种植代数、灌溉模式及病原菌的周年发生规律进行调查与分析。结果表明,香蕉枯萎病4号生理小种在广西几大香蕉主产区均有不同程度发生,2015年平均发病率由2014年的2.48%上升为5.78%,且发展蔓延迅速,其中钦州市发生最重,发病率达到了15.31%。8—10月是发病高峰期;香蕉孕蕾抽蕾期至幼果期是发病敏感期;香蕉种植代数越长,发病率越高;滴灌及微滴灌模式可有效减缓枯萎病发生。

广东香蕉枯萎病菌生理小种RAPD技术的建立

香蕉枯萎病是香蕉上的毁灭性病害,通过对PCR的退火温度及反应体系中MgCl2、Taq酶、模板DNA质量等因子的优化,成功地建立了广东香蕉枯萎病菌RAPD分析技术,应用该技术对采集于广东主要病区的分别属于1号生理小种和4号生理小种的18个菌株进行初步分析,电泳谱带显示,2个生理小种既有共同带又有各自的特异带,而同一生理小种内各菌株间谱带差异较小,说明该病原菌生理分化是具有其遗传学基础的。

5株香蕉枯萎病菌(Foc4)菌株对桂蕉6号的致病力测定

【目的】了解桂蕉6号在广西对不同来源香蕉枯萎病菌4号小种(Foc4)的抗性,并筛选出强致病力菌株,为香蕉新品种抗性鉴定提供备选鉴别菌株。【方法】采用盆栽伤根淋灌法分别将不同来源的Foc4菌株(J-2、SD-2、T-2、W-2、F-2)同期接种于苗期香蕉品种桂蕉6号,并于接种后10、15、20、25和30 d观察植株叶部发病症状,30 d时解剖蕉苗球茎,观察球茎的变化。综合受侵染后桂蕉6号内外部症状,评价不同菌株的致病力。【结果】SD-2、J-2、T-2和W-2菌株对桂蕉6号均具有较强的致病力,其中SD-2和J-2致病力最强,接种10 d后植株叶片边缘开始变黄,15 d植株叶片黄化明显,30 d后植株矮化、弱小,甚至枯死;接种T-2、W-2后20 d,香蕉植株也出现黄化,但植株仍能正常生长;F-2致病力相对较弱,但仍属中等致病力菌株。【结论】桂蕉6号为感病品种,在种植中应加强对枯萎病的防控。在香蕉枯萎病抗病品种选育时,可选用致病力较强的J-2和SD-2作为备选鉴别菌株。

香蕉枯萎和细菌性软腐病菌的多重PCR检测

香蕉枯萎病菌Fusarium oxysporum f.sp.cubense和细菌性软腐病菌Dickeya zeae的复合侵染为害给香蕉产业发展带来严重挑战,有必要建立相关病害的多重聚合酶链式反应(multiplex polymerase chain reaction, multiplex PCR)检测技术。本文基于尖孢镰刀菌古巴专化型1号生理小种(F.oxysporum f.sp.cubense race 1,FOC1)基因组contig 438区间(35 631-37 693 bp)(GenBank:AMGP01000438.1)和4号生理小种(F.oxysporum f.sp.cubense race 4,FOC4)基因组contig 195区间(4 028-6 126 bp)(GenBank:AMGQ01000195.1)存在160 bp插入序列差异设计特异扩增引物FOC-F/-R,同时以香蕉细菌性软腐病菌D.zeae的促旋酶B亚单位基因(the subunit B of gyrase gene)(GenBank:JQ284039)序列设计特异扩增引物gyrB-F/-R。多重PCR检测结果显示:本技术可在一次PCR扩增反应内同时检测香蕉枯萎病菌1号、4号生理小种和细菌性软腐病菌;多重PCR的灵敏度结果表明:检测香蕉枯萎病菌的DNA浓度最低限为0.1 ng/μL,细菌性软腐病菌的灵敏度为103cfu/mL;检测结果稳定可靠。因此,本研究建立的多重PCR检测方法可有效应用于检测香蕉发病组织中的香蕉枯萎病菌和细菌性软腐病菌,也可用于香蕉种苗和田间土壤带病菌的监测,为香蕉种植保驾护航。

4种三唑类杀菌剂对香蕉枯萎病菌的抑制效果及其差异性

香蕉枯萎病由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f. sp. cubense, Foc)侵染引起,正严重威胁着我国香蕉产业,目前尚无有效的化学防治措施。本研究通过测定菌丝生长速率比较了香蕉枯萎病菌热带4号生理小种(Foc tropical race 4, Foc TR4)对4种常用三唑类杀菌剂的敏感性,发现丙硫菌唑、戊唑醇、丙环唑、腈菌唑对Foc TR4的抑制作用依次减小。通过菌丝形态观察、相对电导率测定和丙二醛含量测定发现,与对照组相比,4种杀菌剂均可引起Foc TR4菌丝分枝增多、不规则扭曲,表面干瘪、凹陷和扁平化等畸形现象,使得菌丝细胞膜通透性和丙二醛含量显著性增加。三唑类杀菌剂可增大细胞色素P450酶活性并显著性上调细胞色素P450甾醇14α-脱甲基酶(cytochrome P450 sterol 14α-demethylase, CYP51)基因CYP51-1、CYP51-3的表达。本研究还通过分子对接和表面等离子共振试验明确了4种三唑类杀菌剂与Foc TR4中CYP51的互作模式差异,发现虽然丙硫菌唑对Foc TR4的生物活性优于其他3种杀菌剂,但是其与CYP51的亲和力最弱,说明丙硫菌唑与CYP51的作用方式存在特异性。本研究可为防治香蕉枯萎病菌Foc的新型杀菌剂的筛选和合理设计提供一定的理论参考。

香蕉枯萎病菌pgx4基因的克隆与序列分析

为了解pgx4基因在尖孢镰刀菌古巴专化型侵染香蕉过程中的作用,及其与尖孢镰刀菌古巴专化型生理小种1号和生理小种4号之间的致病力差异的关系,以尖孢镰刀菌古巴专化型1号生理小种和4号生理小种的基因组DNA和cDNA为材料,采用PCR和RT-PCR方法扩增了2个生理小种的pgx4基因,并对扩增产物进行克隆测序后再用生物信息学软件对序列进行比对分析。结果表明:2个生理小种pgx4基因的开放阅读框均为1395bp,编码465个氨基酸,且前17个氨基酸均构成该基因的信号肽。通过DNAStar7.1比对发现,尖孢镰刀菌古巴专化型2个生理小种pgx4基因的核苷酸序列存在25个碱基的差异,而其编码的465个氨基酸中,也有3个氨基酸不同,分析这些核苷酸序列和氨基酸序列的差异可能与尖孢镰刀菌古巴专化型1号生理小种和4号生理小种在侵染蕉类不同栽培种时的识别专性寄主机制有一定关系。

印度梨形孢和FocTR4对香蕉根系微生物群落结构的影响

为研究印度梨形孢和尖孢镰刀菌古巴专化型热带4号小种(FocTR4)对香蕉根系微生物群落结构的影响,利用Illumina HiSeqXten测序平台分别对接种印度梨形孢(S+)、FocTR4(F+)和2种菌(SF)的香蕉根系进行了宏基因组测序分析.结果表明,接种印度梨形孢和FocTR4后,香蕉根系的微生物组成和物种多样性发生了显著变化.在门分类水平上,各组的优势菌门组成相似,但S+组中的厚壁菌门(Firmicutes)、F+组中的放线菌门(Actinobacteria)和SF组中的变形菌门(Proteobacteria)相对丰度显著提高,分别为对照组(接种PDB溶液)的1.97、1.84和2.47倍;在属分类水平上,各组优势菌属组成相似,但S+组中葡萄球菌属(Staphylococcus)的占比(26.24%)高于其他组,F+组显著富集链霉菌属(Streptomyces),占比达到44.38%,而SF组的根瘤菌属(Rhizobium)占比(58.91%)显著高于其他组.

香蕉种苗中枯萎病菌和细菌性软腐病菌实时荧光PCR检测

香蕉枯萎病菌和细菌性软腐病菌复合侵染且潜伏期较长,建立香蕉种苗病害早期监测的分子检测方法非常重要。本文基于尖孢镰刀菌古巴专化型1号生理小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubense race 1,FOC1)基因组Contig 438区间(35631~37693 bp)(GenBank:AMGP01000438.1)设计特异扩增引物qFOC1-F/-R、4号生理小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubenserace4,FOC4)基因组Contig195区间(4028~6126bp)(GenBank:AMGQ01000195.1)设计特异扩增引物qFOC4-F/-R,同时以香蕉细菌性软腐病菌Dickeya zeae的促旋酶B亚单位基因(Subunit B of gyrase gene)(GenBank:JQ284039)序列设计特异扩增引物qgyrB-F/-R。qPCR检测结果显示:实时荧光检测引物扩增特异性强。通过拟合曲线方程分析得到:检测香蕉枯萎病菌的DNA浓度最低限为3 pg·μL^(-1),细菌性软腐病菌的菌液浓度最低限灵敏度为70 cfu·mL^(-1),检测灵敏度较高,结果稳定可靠。因此,本研究建立的实时荧光PCR检测方法可有效应用于检测香蕉种苗中的香蕉枯萎病菌和细菌性软腐病菌,确保种苗的安全生产。

香蕉枯萎病菌‘热带4号’小种翻转酶家族的生物信息学分析

由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f. sp. cubense, Foc)引起的香蕉枯萎病威胁着中国的香蕉产业,其中‘热带4号’生理小种(Foc tropical race 4, FocTR4)危害最大。胞外水解酶与效应蛋白是Foc重要的致病因子,它的分泌与膜运输系统密切相关,而翻转酶通过调控膜上的磷脂平衡来参与膜运输系统的调控。本研究以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)翻转酶家族氨基酸序列为材料,比对鉴定到FocTR4的翻转酶家族,对其进行生物信息学分析。结果表明:(1)通过蛋白进化树分析发现FocTR4具有5个翻转酶成员,分别位于4个亚组内,其中C亚组具有2个同源翻转酶。(2) FocTR4翻转酶家族C端磷脂转移酶功能域均为疏水性的,且相对保守。(3) FocTR4翻转酶家族除质膜定位以外,FocTR4DnfA与FocTR4DnfB还会定位于内质网,FocTR4DnfD还会定位于高尔基体。(4)在FocTR4和Foc1 (Foc race 1)翻转酶家族中,2个C亚组成员功能域区域发生了变异。本研究为进一步研究FocTR4翻转酶的生物学功能提供了科学依据,也为其它真菌翻转酶的研究提供了参考。

香蕉抗(耐)枯萎病新品种桂蕉9号的选育及其高产栽培技术

【目的】选育抗（耐）尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种（FOC4）引起的香蕉枯萎病,且产量、品质性状优良的香蕉新品种,丰富广西抗（耐）枯萎病香蕉品种,为促进广西香蕉产业的健康持续发展提供技术支持。【方法】采用重病蕉区大田筛选母株,并利用组织培养芽变、盆栽接种病原菌压力选择及大田病区压力选择相结合的方法选育抗（耐）香蕉枯萎病品种,经过品系纯化、品比试验、区域试验、生产试验等,观察其特征特性、抗病性及产量表现等。【结果】桂蕉9号为巴西蕉芽变异株系,基因型为AAA,属中秆香蕉,全生育期310～350 d;果肉可溶性固形物含量22.3%,总糖含量19.6 mg/100 g,维生素C（Vc）含量16.38 mg/100 g,可滴定酸含量0.43%;果实具有较好的耐贮性,催熟后在室温下可保存3～5 d。2012～2015年在海南、广东及广西进行种植试验,桂蕉9号对由FOC4引起的枯萎病表现出抗（耐）性,1代及2代香蕉植株的田间发病率为0.95%～52.30%,比对照品种（巴西蕉、桂蕉6号、桂蕉1号）减少7.38%～88.70%（绝对值）;1代及2代蕉单株平均产量为19.8～29.6 kg,总产量17001.0～74485.4 kg/ha,比对照品种增产-2.1%～515.5%。桂蕉9号于2015年6月通过广西农作物品种审定委员会审定。【结论】桂蕉9号是广西首个自主育成的抗（耐）香蕉枯萎病新品种,适宜在广西、云南、海南等香蕉主产区种植。

香蕉枯萎病菌fga1基因的克隆与序列分析

为了解fga1基因在尖孢镰刀菌古巴专化型侵染香蕉过程中的作用,及其与尖孢镰刀菌古巴专化型生理小种1号和生理小种4号之间的致病力差异的关系,采用PCR和RT-PCR方法扩增了2个生理小种的fga1基因,并对扩增产物进行了测序及相似序列搜索和比对,还对基因编码的蛋白进行了氨基酸序列比对和功能分析。研究结果表明2个生理小种fga1基因开放阅读框均为1062bp,编码353个氨基酸,基因同源性为99.5%,氨基酸序列相同。推测fga1基因可能与香蕉枯萎病菌自身繁殖和附着胞的形成有关。从fga1基因序列及其编码蛋白的氨基酸序列看,2个生理小种致病力的差异与fga1基因并无明显对应关系,这为进一步研究fga1基因功能奠定了基础。

香蕉枯萎病菌cyp1基因的克隆与序列分析

为了解亲环素基因(cyp1,其编码亲和蛋白)在尖孢镰刀菌古巴专化型生理小种1号和生理小种4号之间及与其他镰刀菌之间的差异,分析cyp1基因与两生理小种之间的寄主选择性差异的关系,通过比对现有镰刀菌属的亲环素基因序列,设计并合成引物,采用PCR和RT-PCR方法扩增了尖孢镰刀菌古巴专化型生理小种1号和生理小种4号2个生理小种的cyp1基因,并测序进行比较分析,同时对编码蛋白进行了氨基酸序列比对和功能分析。结果表明,2个生理小种cyp1基因全长均为1066bp,开放阅读框均为675bp,编码224个氨基酸,基因序列间差异性为0.8%,编码蛋白间仅存在1个氨基酸的差异;两生理小种的cyp1基因序列与镰刀菌属其他专化型或不同种间存在差异性,与不同属之间其他种间的差异最大达50%,比对蛋白序列发现仅存在0.85%的差异,这进一步证明亲和蛋白在真菌中较保守。从cyp1基因序列及其编码蛋白的氨基酸序列在两生理小种之间的差异性分析结果推测,2个生理小种寄主选择性差异与cyp1基因并无明显对应关系,这为进一步研究cyp1基因功能奠定了基础。

厄瓜多尔:引进抗枯萎病香蕉新品种

厄瓜多尔将采收第二种抗香蕉枯萎病的香蕉品种——以色列的GAL品种。香蕉枯萎病病原菌为尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种热带型。GAL品种是该国进口的第二种对抗香蕉枯萎病的香蕉品种,第一种是2022年4月引进的新北蕉品种(Formosana 218)。

香蕉枯萎病菌拮抗细菌的分离、鉴定及盆栽防治试验

采集并分离自广西发病香蕉园的土壤和香蕉组织表面及内生的细菌,筛选对尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种(Fusarium oxysprum f.sp.cubense race 4,FOC4)有拮抗作用的细菌菌株,并进行盆栽防治试验,以期探索香蕉枯萎病的生物防治方法。

豆粕发酵液对香蕉幼苗枯萎病防效的影响

为了研究豆粕发酵液对香蕉枯萎病的防治效果,笔者使用从发酵菌液中分离得到的对香蕉枯萎病病原菌--尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubense race4,Foc4)有拮抗效果与促生效果(即非抑制效果但对香蕉植株有促生作用)的菌液及混合菌液,分别对香蕉幼苗进行伤根淋菌、未伤根淋菌处理。结果表明:不同试验处理对香蕉枯萎病均有不同程度地防效。其中,使用混合发酵液对未伤根的香蕉幼苗进行淋菌处理,可显著提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的活性,增加游离脯氨酸的含量,降低MDA值,对香蕉枯萎病防效达到94.3%。