尖孢镰刀菌亚麻专化型FolGLS2基因功能分析

亚麻是我国主要的油料作物,且长期受亚麻枯萎病的侵害。β-1,3-葡聚糖合酶的催化亚基FKS/GLS为细胞壁合成所必需,本研究为鉴定尖孢镰刀菌亚麻专化型FolGLS2的功能,进行了FolGLS2基因的克隆、敲除以及敲除突变体表型和致病力的测定等试验。结果显示,FolGLS2基因全长5947 bp,cDNA开放阅读框为5847 bp,编码1948个氨基酸。表型观察发现,敲除突变体菌落小而紧实,生长速率明显降低;菌丝缩短、增粗且无法产生分生孢子;菌丝细胞壁对于常规原生质释放酶液具有抗性,无法释放原生质体;感染试验显示,突变体致病力明显减弱。上述结果表明,FolGLS2基因编码β-1,3-葡聚糖合成酶催化亚基,对菌丝营养生长、菌落形态、分生孢子发生、细胞壁组成及致病性具有调控作用。

尖孢镰刀菌亚麻专化型FolSwe1基因功能分析

本文旨在对尖孢镰刀菌亚麻专化型FolSwe1基因进行功能分析。利用同源比对,通过PCR对FolSwe1基因及其侧翼序列进行扩增和测序,使用Split-Marker技术构建该基因缺失突变盒,使用聚乙二醇(PEG)介导转化野生型原生质体,获得了FolSwe1基因缺失突变株,对突变体表型和致病力进行测定。构建荧光载体pZESH1(pZWH1+EGFP+FolSwe1)对FolSwe1蛋白进行亚细胞定位。结果显示,FolSwe1基因编码区为3219 bp,含有一个内含子,长度为54 bp,所测序列包括编码区上游1704 bp,编码区下游为1694 bp。表型观察发现,敲除突变体的菌丝比野生型短小且密实,菌落生长速度较慢,特别显著的变化是缺失突变体不再产生孢子,致病力也明显下降。亚细胞定位显示FolSwe1蛋白在培养时间较长菌丝的细胞膜中有荧光信号。综上所述,FolSwe1基因主要调控尖孢镰刀菌亚麻专化型的孢子发生、菌丝营养生长和对亚麻的致病性。

尖孢镰刀菌西瓜专化型RPA检测方法的建立与评价

[目的]构建了西瓜枯萎病菌——尖孢镰刀菌西瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.niveum,FON)的重组酶聚合酶扩增技术(recombinase polymerase amplification,RPA)的快速检测体系,以期为田间西瓜枯萎病的快速检测提供技术支持。[方法]从NCBI网站下载包括西瓜枯萎病菌在内的11种病原真菌的基因组序列,利用SeqHunter 2软件进行生物信息学分析,经比对得到4个FON的特异性基因片段,并对其进行引物设计和筛选。利用聚合酶链式反应(PCR)验证引物的特异性和灵敏度,然后利用建立的RPA检测体系对引物的特异性和灵敏度进行验证,最后进行人工接种FON的西瓜植株的RPA检测与评价。[结果]建立了FON的RPA检测体系,并对DNA恒温快速扩增试剂盒的扩增体系进行最佳反应时间(40 min)和最适反应温度(30℃)的摸索,得到其最佳反应体系的检测下限为100 pg·μL^(-1)。利用DNA恒温快速扩增试剂盒(胶体金试纸条型)进行扩增时,只需在38℃反应12 min,取50μL稀释20倍的扩增产物用胶体金试纸条进行检测,5 min后即可进行结果的判断,检测下限为100 pg·μL^(-1)。[结论]成功构建FON的RPA检测体系,且建立的RPA检测体系能够从温室接种FON之后未显症的西瓜植物组织基因组DNA中检测到FON,可为田间西瓜枯萎病早期的快速检测提供技术支持。

尖孢镰刀菌亚麻专化型Folcdc15基因参与调控分生孢子发生和菌丝生长

通过对尖孢镰刀菌亚麻专化型Folcdc15基因敲除及敲除突变体互补试验,探究该基因在尖孢镰刀菌亚麻专化型中的功能。对Folcdc15基因进行DNA测序后,使用Split-Marker技术,构建含有潮霉素抗性基因(hph)缺失盒。通过PEG介导法转入野生型原生质体,在含有潮霉素的选择培养基上进行转化子筛选,通过PCR正负筛选确定敲除突变体。利用pZWH1载体构建含有Folcdc15的互补载体pZLY1,将其转入敲除突变体中进行互补测验。与野生型hm相比,敲除突变体ko1菌落生长速率下降了73%,菌丝形态发生了显著改变,菌丝变短且分叉变多,分生孢子隔膜数量增多长度增加,分生孢子数量显著减少。亚麻侵染试验表明,ko1的致病力显著降低。通过互补测验发现,回复突变株ca1恢复了Folcdc15基因缺失带来的分生孢子产量及形态、菌落生长和形态及致病力的缺陷。Folcdc15参与调控尖孢镰刀菌亚麻专化型的分生孢子发生及菌丝生长。

尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种fpd1基因敲除与表型分析

为了研究尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种fpd1基因的功能,构建了该基因敲除突变体并对其表型特征进行了分析。结果表明,与野生型菌株相比,fpd1基因敲除突变体生长减慢,产孢量显著降低,对巴西蕉的致病性明显减弱;fpd1基因可能在尖孢镰刀菌古巴专化型的产孢、生长发育和致病性等方面具有重要作用。本研究结果为进一步研究fpd1基因的功能和尖孢镰刀菌的致病机理奠定了基础。

尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种红色荧光蛋白基因转化

采用PEG-CaCl2介导的原生质体转化体系,成功地将红色荧光蛋白基因DsRed转入到尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种B2菌株中。在显微镜下观察连续转接6代的转化子,结果都可以观察到很强的红色荧光,表明DsRed基因在转化的B2菌株中能稳定遗传。通过PCR验证,也表明红色荧光蛋白基因DsRed已经转入到尖孢镰刀菌中。对香蕉的致病力测定结果表明,转化子与野生型菌株B2相比没有明显差异。

尖孢镰刀菌古巴专化型fgb1基因敲除突变体的构建与表型分析

为了研究尖孢镰刀菌古巴专化型G蛋白β亚基编码基因fgb1的功能,构建fgb1基因敲除突变体,分析fgb1敲除突变体的表型。结果表明:敲除fgb1基因导致突变体菌落在PDA培养基上生长减慢,产孢量和菌丝分枝减少;致病性测定结果表明fgb1基因敲除突变体对巴西蕉的致病性减弱;用激光共聚焦显微镜观察感病香蕉根系,发现fgb1基因敲除突变体仍可在根系维管束中定殖。本研究结果为进一步研究G蛋白信号传导途径在尖孢镰刀菌古巴专化型中的作用奠定了基础。

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。

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。

西瓜、水稻根分泌物及酚酸类物质对西瓜专化型尖孢镰刀菌的影响

【目的】探讨西瓜、水稻根分泌物及其中的酚酸类物质对西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp.niveum,FON)的影响,阐释西瓜枯萎病的发生和西瓜/旱作水稻间作系统改善西瓜连作枯萎病的机理。【方法】营养液培养法收集西瓜根分泌物(REW)和水稻根分泌物(RER),研究其对FON生长的影响;HPLC法分离鉴定REW和RER中的酚酸类物质,并通过外源添加法研究该类物质对FON生长的影响。【结果】REW能显著促进FON孢子萌发和产孢,与对照相比,1.0 mL和5.0 mL的REW对FON孢子萌发的促进率分别为46.9%和59.2%;在0.1 mL至2.0 mL范围内,REW对FON产孢的促进率从10.8%逐渐增加到84.6%;而RER能显著抑制FON孢子萌发和产孢,1.0 mL和5.0 mL RER对FON孢子萌发抑制率分别为14.3%和6.1%;并在0.1 mL至2.0 mL范围内,对该菌产孢的抑制率由4.6%增至37.5%。在REW和RER中同时检测到水杨酸、对羟基苯甲酸和邻苯二甲酸,而阿魏酸和香豆酸分别单独存在于REW和RER中;且RER中以香豆酸含量最高(占总量的37.9%);其酚酸总量是REW的1.4倍。综合FON孢子萌发、产孢能力和菌丝生长三项测定指标,香豆酸的抑菌效果最显著,抑制率分别为9.1%—70.5%、24.1%—100.0%和2.5%—47.5%,其次是水杨酸;而阿魏酸、对羟基苯甲酸、邻苯二甲酸对FON孢子萌发、产孢有不同程度的促进作用,以阿魏酸最为突出,浓度为40—160 mg.L-1时促进率分别为28.6%—114.3%和17.7%—54.8%。【结论】西瓜根分泌物对FON有刺激作用而水稻根分泌物对FON却具有抑制作用,这为阐释西瓜/旱作水稻间作系统改善西瓜连作枯萎病提供了理论依据。

尖孢镰刀菌亚麻专化型生物学特性研究

文章旨在研究尖孢镰刀菌亚麻专化型病原体的生物学特性。探索温度、pH、光照、培养基、碳源及氮源等条件对该病原体菌丝生长、分生孢子产生和萌发的影响。结果表明,该菌菌丝分别在30℃、pH 7、8条件下生长最快;持续黑暗及PDA培养基上生长状况最好;可有效利用多种碳、氮源,其中以淀粉、氯化铵最适。分生孢子的产量及萌发率分别在25、30℃,pH 7、8条件下最高;光照亦利于孢子的产生和萌发;PSA培养基适于产孢,PDA培养基适于孢子萌发;所试条件的产孢及孢子萌发最适碳源分别为乳糖、果糖,氮源为氯化铵及L-半胱氨酸。系统掌握了该病原体的生物学特性,为亚麻田间病害防治提供了理论依据。

尖孢镰刀菌甜瓜专化型基因组规模分泌蛋白的预测与分析

利用Signal P、Wo LF PSORT、TMHMM、big-PI Predictor、Target P和Secretome P等软件,对尖孢镰刀菌甜瓜专化型（Fusarium oxysporum f.sp.melonis,FOM）全基因组26 811条蛋白质氨基酸序列进行了分泌蛋白的预测分析。结果表明,FOM全基因组编码蛋白中有1 145个经典分泌蛋白,占编码蛋白总数的4.3%;有8 471个非经典分泌蛋白,占编码蛋白总数的31.6%。对经典分泌蛋白特征进行分析,发现其氨基酸长度集中在100~600个氨基酸,信号肽长度集中在17~22个氨基酸。对经典分泌蛋白的功能预测分析表明,有605个分泌蛋白获得了注释,主要涉及糖代谢、转运过程、过氧化氢代谢和生物合成等。对碳水化合物酶类（CAZymes）进行分析,结果表明有277个分泌蛋白为CAZymes,占经典分泌蛋白总数的24.2%。

GFP标记的尖孢镰刀菌西瓜专化型侵染西瓜过程观察

将绿色荧光蛋白基因转入西瓜尖孢镰刀菌FON中,并利用荧光共聚焦显微镜观察GFP标记菌株侵染西瓜的过程。结果显示,转化子连续转接4代能够稳定遗传,荧光强度良好,PCR验证gfp基因已转入菌株FON中;利用GFP标记菌株在荧光共聚焦显微镜下观察其侵染西瓜苗的过程,发现在1/2 MS培养的西瓜苗中,FON经过48 h侵染即可进入西瓜的根维管束,第3天便进入茎维管束,第4天进入叶维管束(包括叶柄和叶脉);在土壤盆栽条件下,侵染后2 d FON进入西瓜的根维管束,第9天进入茎维管束,第11天进入叶维管束。培养基培养与土壤盆栽相比,培养基栽培FON侵染的速度更快。

尖孢镰刀菌辣椒专化型原生质体制备条件优化

以尖孢镰刀菌辣椒专化型(Fusedum oxysporum f.sp.capsicum)为供试菌株,研究了其原生质体制备的最佳条件,明确了菌龄、酶的种类、酶解时间、酶解温度及转速等因素对原生质体制备的影响。结果表明,当利用孢子培养的14 h的菌丝体以15 mg/mL崩溃酶、0.7 mol/L的NaCl作为渗透压稳定剂,140 r/min,32℃酶解4 h时,可最大限度的收集原生质体,其在再生固体培养基SR上再生率为32.3%。

尖孢镰刀菌寄主专化型脂肪酸生物标记鉴别特性

【目的】分析不同寄主尖孢镰刀菌脂肪酸生物标记的结构组成和分布特性,建立尖孢镰刀菌寄主专化型脂肪酸生物标记鉴别模型。【方法】通过脂肪酸鉴定系统(Sherlock MIS)对来自于西瓜、香蕉和花生寄主的22株尖孢镰刀菌进行脂肪酸生物标记检测,采用聚类分析方法分析尖孢镰刀菌脂肪酸的同质性,采用主成分分析提取尖孢镰刀菌寄主专化型特征脂肪酸,利用Bayes逐步判别方法,建立尖孢镰刀菌寄主专化型判别模型。【结果】从供试的22个菌株中检测到8种脂肪酸,其中常见脂肪酸有6条,相对含量60%以上的主要脂肪酸有16:0、18:0和18:2 CIS 9,12/18:0a。对常见脂肪酸进行聚类分析,结果表明脂肪酸与尖孢镰刀菌寄主专化型的系统发育存在着对应关系。对常见脂肪酸进行主成分分析,得到尖孢镰刀菌脂肪酸中的特征脂肪酸有5个,分别为14:0(X1)、16:0(X2)、16:1 CIS 9(W7)(X3)、18:0(X4)和18:2 CIS 9,12/18:0a(X5)。利用Bayes逐步判别分析,建立的尖孢镰刀菌寄主专化型判别模型为Y1=-183.06+12.24X1+8.05X2+5.39X4+3.58X5、Y2=-174.09+10.40X1+7.96X2+5.40X4+3.42X5、Y3=-173.97+14.85X1+7.25X2+6.58X4+3.53X5,当1≤Yi<2时,菌株的寄主为西瓜;当2≤Yi<3时,菌株的寄主为香蕉;当Yi>3时,菌株的寄主为花生,且模型判对的概率为0.91。利用这套模型,对从西瓜、香蕉、花生上采集的56株尖孢镰刀菌寄主专化型进行判别,准确率达92.86%。【结论】脂肪酸生物标记可以作为尖孢镰刀菌寄主鉴别指标,脂肪酸14:0、16:0、18:0、18:2 CIS 9,12/18:0a是判别尖孢镰刀菌寄主的4个重要指标,建立的判别模型比较符合实际,有很好的应用价值。

农杆菌介导尖孢镰刀菌西瓜专化型转化体系的建立及突变体筛选

以尖孢镰刀菌西瓜专化型(Fusarium oxysporum f.sp.niveum)FO-11-06菌株为受体,采用农杆菌介导的遗传转化方法,实现了农杆菌AGL1(含pATMT1)介导的西瓜枯萎病菌的转化,并研究了转化介质和pH值对转化效率的影响。结果表明:在25℃下,采用乙酰丁香酮(AS)浓度为200μmol/L、农杆菌OD600=0.15、尖孢镰刀菌分生孢子含量为1×106个/mL、pH值为5.1～5.8时可实现T-DNA的插入转化。当转化体系pH值为5.3时,转化效率最高,达到每106个分生孢子产生553个转化子。不同共转化介质对转化效率影响明显,玻璃纸和硝酸纤维素滤膜转化效率较高,每106个分生孢子获得551个和549个转化子,显著高于滤纸。通过转化,获得尖孢镰刀菌西瓜专化型转化子1 989个,对生长速度、菌落颜色和产孢量等性状进行分析,发现有46个性状特异的突变体。研究结果为进一步研究尖孢镰刀菌西瓜专化型的生长发育、致病机制和相关基因的功能奠定了基础。

稻秸蓝藻混合厌氧发酵沼液及其化学物质对尖孢镰刀菌西瓜专化型生长的影响

研究稻秸与蓝藻(1∶1)混合厌氧发酵的沼液及其微量化学成分对尖孢镰刀菌西瓜专化型(Fusaruim oxysporum f.sp.niveum,FON)的孢子萌发、孢子数量、菌丝生长的影响。结果表明:40%浓度的发酵沼液即可100%抑制孢子萌发,20%浓度的沼液即可达到98.74%的抑制菌体产生孢子,100%浓度的沼液显著抑制气生菌丝的生长;进一步GC-MS分析发现沼液有机物成分中烷类较多,存在微量的四氯化碳(CCl4)、六氯乙烷(C2Cl6)、1,1-二乙氧基乙烷(CH3CH(OCH2CH3)2)3种化学物质;三者都具有显著的抑菌效果,且随浓度的增加而增大,尤其CH3CH(OCH2CH3)2的抑菌效果最好;0.75%浓度的3种化学物质对孢子萌发的抑制率即可达到100%;在培养基中分别加入CCl4、C2Cl6、CH3CH(OCH2CH3)2的浓度为1.00%时,镰刀菌的产孢数量分别降低了5.67%、18.05%、8.72%;培养4d,三者对尖孢镰刀菌西瓜专化型气生菌丝生长的抑制效果均达到90.40%,效果显著。研究表明沼液中确实存在对病原微生物具有明显抑制作用的多种有效的化学成分,可作为防治病原菌的首选药剂。

茄科尖孢镰刀菌3个专化型细胞壁降解酶的比较

对茄科作物致病尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici,FOL)、茄子专化型(F.oxysproum f. sp. melongenae,FOM)和辣椒专化型(F.oxysporum f. sp. capsicum,FOC)细胞壁降解酶多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲基半乳糖醛酸酶(PMG)、多聚半乳糖醛酸反式消除酶(PGTE)、果胶甲基反式消除酶(PMTE)及纤维素酶(Cx)进行比较。对3个专化型分别在寄主植物体内细胞壁降解酶活性测定表明:发病茄子和番茄体内酶活性从高到低依次为PG、PMG、PGTE、Cx 和PMTE,发病辣椒体内酶活性从高到低依次为PG、PGTE、PMG、PMTE 和Cx。体外诱导试验发现,FOC所产生的PG活性比FOM和FOL高,而FOM所产生的PGTE比FOC和FOL高,3个专化型的PMG、PMTE和Cx活性没有显著差异。通过PG同工酶薄层等电聚焦电泳分析,FOL、FOM和FOC分别产生5、5、3个PG同工酶,各有1条特异的PG同工酶条带。推测此3个专化型PG同工酶的差异可能和病原菌的致病作用和寄主专化性差异有关。

西瓜专化型尖孢镰刀菌FonSIX6缺失突变体的构建

病原菌和植物相互作用时分泌效应蛋白(effectors)抑制植物的防卫反应。枯萎病是由尖孢镰刀菌引起的真菌病害,尖孢镰刀菌和寄主相互作用时分泌几个特定的富含半胱氨酸的小分子量蛋白(15.8～29.9kD)进入木质部启动致病力,称为SIX(secreted in xylem)蛋白,其中,SIX6蛋白是一个效应蛋白。西瓜枯萎病是由西瓜专化型尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum f.sp.Niveurn,Fon)引起的真菌病害。为了明确FonSIX6在侵染西瓜时的作用,克隆了该基因的上下游序列,以潮霉素为筛选标记构建了该基因的缺失突变体载体pDH-SIX6;将构建好的基因缺失载体转入农杆菌AGL-1中,通过农杆菌介导的遗传转化和转化子的筛选获得了FonSIX6基因的缺失突变体。