香蕉枯萎病菌4号生理小种农杆菌介导遗传转化体系的建立及T-DNA插入突变体的筛选

【目的】通过农杆菌介导的遗传转化（ATMT）方法，建立香蕉枯萎病4号生理小种的高效转化体系，构建病原菌的突变体库并进行筛选，为已突变基因提供分子标记，在分子水平上对香蕉枯萎病菌的功能基因进行深入研究。【方法】通过单因子变量（试验材料、真菌孢子浓度、农杆菌预诱导终浓度、IM诱导培养基pH、共培养介质、共培养时AS浓度、共培养温度）试验，研究影响农杆菌介导的遗传转化效率的关键因素，并通过形态观察与致病性试验筛选突变体。【结果】得到的最佳转化条件为：农杆菌预诱导浓度OD600=0.8，病原菌孢子浓度106 CFU/mL，转化受体材料为分生孢子，共培养培养基pH 5.4，共培养温度25 ℃，共培养培养基中AS浓度200 μmol/L，共培养介质为硝酸纤维素膜。通过条件优化，转化效率可达到800-900个转化子/106个孢子。【结论】通过农杆菌介导的遗传转化成功将GFP基因转入病原菌中并表达，构建了病原菌的T-DNA插入突变体库，并通过筛选得到多个表型和致病性发生变化的突变体，为香蕉枯萎病菌基因组功能注释的研究奠定了基础。

南方根结线虫和香蕉枯萎病菌4号生理小种对香蕉复合致病力的测定

通过室内盆栽接种测试的方法,测定南方根结线虫(Moidogyne incognita)和香蕉枯萎病菌4号生理小种(Fusarium oxysporumf.sp.cubense race 4)对香蕉2个感枯萎病品种(巴西蕉和大蕉)和抗枯萎病品种(农科1号)的复合致病力。结果表明:对于供试的感病品种,先接种南方根结线虫能显著减轻香蕉枯萎病的发病程度;同时接种2种病原物和先接种香蕉枯萎病菌5d后接种南方根结线虫能加重香蕉枯萎病的发展;复合侵染能抑制南方根结线虫的种群数量,其中先接种香蕉枯萎病菌和同时接种2种病原物对南方根结线虫种群数量抑制作用更大;对于抗病的品种农科1号,2种病原物的同时接种能导致香蕉对枯萎病抗性的部分丧失。

农杆菌介导的香蕉枯萎病菌4号生理小种转化体系的优化

香蕉枯萎病是世界范围内香蕉种植区最为严重的病害之一,严重威胁和影响着香蕉产业的发展。本文针对香蕉枯萎病病原菌的4号生理小种,建立了农杆菌介导的转化体系,确定了影响转化效率主要因子的优化体系是:农杆菌在IM培养基诱导前农杆菌OD600为0.15、农杆菌经IM液体培养基诱导的时间为7h、乙酰丁香酮(AS)浓度为150μmol/L、Focr4孢子浓度为1×106个/mL、共培养时间为48h、培养温度为25℃、诱导培养基pH值为5.5。在此条件下,转化效率能达到700～800个转化子/106个香蕉枯萎病菌孢子。PCR验证表明外源的T-DNA已经成功随机地整合到该病原菌基因组中。目前,应用该转化体系已获得2300多个转化子,为后续克隆相关致病基因打下了良好基础。

广西香蕉枯萎病菌4号生理小种对桂蕉6号的致病力分化研究

桂蕉6号是广西的主栽香蕉品种,占全区香蕉种植面积的90%以上。为了明确广西香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense)4号生理小种对桂蕉6号的致病力,通过采集分离,获得41个香蕉枯萎病菌4号生理小种菌株,用伤根淋灌法接种香蕉组培苗。根据病菌对桂蕉6号的致病力强弱,上述菌株可以分为3类,其中强致病力菌株22个,中致病力菌株7个,弱致病力菌株12个,分别占供试菌株的53.66%、17.07%、29.27%。由此可见,广西香蕉枯萎病菌4号生理小种存在明显的致病力分化现象,强致病力菌株为优势种群。

香蕉枯萎病菌4号生理小种密码子使用偏好性分析

为了解香蕉枯萎病4号生理小种基因组的密码子使用特点,掌握其基因编码规律,以香蕉枯萎病4号生理小种基因组的13 303条高置信蛋白的编码信息为数据来源,借助CodonW等软件对蛋白质的每个氨基酸编码数据进行统计分析,研究获得了UCC和CCC等8个密码子为最优密码子,第三个碱基为C的密码子具有更高的选择性。进一步统计分析了mRNA的编码区长度,发现密码子使用偏好性随着编码区的延长而降低,较长编码区的基因对密码子的使用无显著偏好性,为建立和优化香蕉枯萎病菌的遗传转化系统具有直接的指导作用。

香蕉枯萎病菌1号和4号生理小种内切多聚半乳糖醛酸酶基因的比较

通过基因克隆和测序方法,对来自国内外尖孢镰刀菌古巴专化型Fusarium oxysporum f. sp.cubense(简称Foc) 1号和4号小种的6个菌株endo-PG基因同源性、与其他真菌的亲缘关系以及endo-PG基因和氨基酸序列进行分析,为香蕉枯萎病菌致病机制的研究奠定基础。结果表明,同小种的endo-PG序列同源性高,亲缘关系近,不同小种的同源性较低,亲缘关系较远;总体来说,4号小种比1号小种同源性更高,亲缘关系更近。在全基因序列分析中,没有发现明显的基因差异可以作为区分2个小种致病性差异的依据。根据预测的CDS序列翻译成氨基酸序列比对,发现6个菌株的endo-PG基因编码的氨基酸变异并没有引起相关保守结构域的变化,推测6个菌株的致病性可能与endo-PG基因的调控相关。

根癌农杆菌介导的香蕉枯萎病菌4号生理小种的转化

本文针对香蕉枯萎病菌4号生理小种这一对我国香蕉生产构成了极大威胁的检疫性有害生物,建立了根癌农杆菌介导的该生理小种的转化体系,确定了影响转化效率主要因子的最佳条件分别是:共培养乙酰丁香酮(AS)浓度为200μmol/L、共培养时间为48 h、培养温度为25℃、诱导培养基pH值为5.5。此条件下,转化效率达到21～24个转化子/104香蕉枯萎病菌孢子。PCR和Southern杂交分析表明外源的T-DNA已经成功随机地整合到该病原菌基因组中,且多为单拷贝。应用该转化体系已获得近25 000个转化子,为研究该生理小种致病机制奠定了基础。

香蕉枯萎病致病菌尖孢镰刀菌4号生理小种micro-like RNA及其靶标基因的鉴定

香蕉枯萎病已严重威胁香蕉产业的发展,为了分析香蕉枯萎病菌尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种(Fusarium oxysporum F. sp. cubense race 4,Foc4)中mi RNA-like(mil RNA)及其调控功能,本研究构建了3个Foc4菌丝小RNA测序文库,测序得到原始数据11783990条,其中可用于后续mil RNA鉴定的有效数据3351578条,通过与mi Rbase中植物mi RNA和已报道的真菌mil RNA进行比对,共预测出7个保守的和3个新型的mil RNA。进而利用降解组测序预测mil RNA靶基因,共预测出53对mil RNA-m RNA。通过对靶基因进行GO和KEGG富集分析,发现mil RNA与多个代谢通路有关,包括嘌呤代谢,甘油磷脂代谢,硫胺素代谢和三羧酸循环通路等,对真菌生长发育有重要影响;同时发现mil RNA靶向ABC转运器CDR4和孢子壁成熟蛋白DIT1,可能对Foc4致病过程具有重要影响。本研究在高通量测序获得mil RNA的基础上,首次在香蕉枯萎病致病菌Foc4中利用降解组测序分析了mil RNA靶基因,对研究真菌mil RNA调控提供了重要参考,也为香蕉枯萎病的防治提供了新的思路。

pH值对香蕉枯萎病菌4号生理小种生长的影响

【背景】香蕉枯萎病菌4号生理小种(镰刀菌)是香蕉产业的致命威胁。已有研究表明土壤pH值越高,香蕉枯萎病发病率越低,但是现有pH值对镰刀菌影响的研究大都是用强酸强碱调节pH值,pH值没有缓冲体系保护,而且尚未检测试验终点时介质的pH值。此外,关于pH值对香蕉枯萎病菌4号生理小种(Foc4)影响的研究尚不系统,难以用于指导生产实践。【目的】为系统地了解土壤酸碱度对Foc4生长的影响。【方法】在pH 3.0-11.0之间设定9个pH值梯度,模拟酸性到碱性土壤pH值条件,于室内培养条件下系统研究pH值对Foc4生长、产孢、孢子萌发的影响及其生长过程对环境pH值的影响。【结果】弱酸性至中性环境(pH 5.0-7.0)最适宜于香蕉枯萎病菌的生长、产孢和孢子萌发。弱碱性处理(pH8.0和pH9.0)孢子平均萌发率较弱酸性环境处理(pH5.0和pH6.0)下降了73.1%。与pH 6.0酸性处理相比,pH 8.0和pH 9.0处理的产孢量分别下降了52.3%和68.1%。【结论】香蕉枯萎病菌Foc4生长和萌发过程会产酸,但是在缓冲体系液体培养基中,除了pH 9.0和pH10.0处理终点培养液pH值分别下降了0.34和0.27个单位外,其它处理起始和终点的pH值无差异。说明在缓冲体系液体培养基中的研究结果可以反映环境pH值对Foc4生长和萌发的影响。在作物可以生长的pH值范围内(pH5.0-9.0),碱性和微碱性条件(pH8.0-9.0)能明显抑制Foc4生长、产孢和孢子萌发。

香蕉枯萎病菌1号和4号生理小种的快速检测与鉴定

【目的】从香蕉枯萎病菌1号和4号生理小种特有的基因序列入手,建立一种快速可靠的分子检测技术,为防止香蕉枯萎病的传播蔓延、尽早采取防治对策、指导香蕉生产进行品种配置提供理论依据。【方法】根据研究室已经筛选到的4号生理小种候选致病相关基因序列设计引物,分别以来自海南、广东和广西的6个香蕉枯萎病菌1号生理小种菌株、7个4号生理小种菌株、7个尖镰孢其它专化型菌株以及2个外围菌株DNA为模板进行PCR扩增,筛选香蕉枯萎病菌1号、4号生理小种特异性引物及尖镰孢菌的通用引物。【结果】筛选到的特异性引物不仅可用于香蕉枯萎病菌DNA的检测,还可直接用于对罹病香蕉组织和土壤中的香蕉枯萎病菌的检测;筛选到的尖镰孢菌通用引物,可作为内参照以检测DNA的质量,以避免假阴性情况的出现。【结论】所建立的三重PCR检测方法实现了在一次PCR反应中快速、准确地同步检测香蕉枯萎病菌1号和4号生理小种,对检测香蕉苗是否感染枯萎病及蕉园土壤是否受到香蕉枯萎病菌的污染具有重要意义。

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。

广西香蕉枯萎病病原菌4号生理小种的分子检测与鉴定

【目的】明确在广西个别香蕉产区发现的香蕉枯萎病病原种类,为防控该病害提供科学依据。【方法】从广西不同香蕉产区采集香蕉枯萎病病株样本,分离纯化获得6株菌株,以香蕉枯萎病1号和4号生理小种为阳性对照,采用特异PCR的方法,对分离到的6株菌株进行分子检测,并用盆栽香蕉和西贡蕉小苗接种进行菌株致病性鉴定。【结果】经ST1/ST2特异引物扩增,1号菌株与香蕉枯萎病菌1号生理小种扩增到约200bp片段;2～6号菌株和香蕉枯萎病菌4号生理小种扩增到约250bp片段。与标样对比结果表明,1号菌株为香蕉枯萎病1号生理小种,2～6号菌株为香蕉枯萎病4号生理小种;盆栽接种致病性鉴定结果与分子检测结果相同。【结论】广西个别蕉区已遭受香蕉枯萎病菌4号小种侵染,各级部门应高度重视。

广西香蕉枯萎病4号生理小种发生情况及香蕉品种抗性鉴定

【目的】明确香蕉枯萎病4号生理小种在广西的发生实况和广西现有香蕉品种对香蕉枯萎病4号生理小种的抗性水平,为制定相应的防控措施提供参考。【方法】在广西香蕉产区随机选择23个村,每村抽取2～3个点,调查香蕉枯萎病4号生理小种的发生情况。用伤根接种法测定11个香蕉品种对香蕉枯萎病4号生理小种的抗性水平。【结果】南宁市西乡塘区、隆安县、钦州市、武鸣县和龙州县均发现香蕉枯萎病4号生理小种发生为害,大多数发病地块的病株率在1.00%～14.00%,病情指数在0.50～10.00,田东县调查点没有发现香蕉枯萎病4号生理小种为害。11个香蕉品种除金粉1号病情指数为50.00,为感病品种(S)外,其他品种病情指数在70.00～100.00,为高感品种(HS)。【结论】香蕉枯萎病4号生理小种已在广西部分产蕉区零星发生,正处于病原菌菌量累积阶段;目前广西栽种的香蕉品种均为感病或高感品种,抵御能力差,需加强对香蕉枯萎病的防控力度。

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%。

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。

香蕉枯萎病菌4个生理小种生化特征的比较

为研究香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporumf.sp.cubense)生理小种之间的差异,对该菌的细胞壁降解酶、酯酶同工酶和可溶性蛋白进行测定和分析,结果表明:在4个生理小种中均能检测到4种细胞壁降解酶(PG、PMG、Cx和FPA)。其中4号生理小种的PMG和Cx酶活性最高,且国外的1号和4号生理小种菌株的Cx酶活性比国内同种生理小种菌株的高;国内1号生理小种的FPA酶活性最低,其他小种的酶活性差异不显著;同一生理小种国内外菌株的PG酶活性差异不显著;4个生理小种的酯酶同工酶和可溶性蛋白电泳图谱差异较大,聚类分析表明致病力相近的菌株聚在同一分枝上,亲缘关系较近。

香蕉枯萎病菌4号小种拮抗细菌的筛选与鉴定

为了筛选出对香蕉枯萎病菌具有拮抗作用的生物防治细菌菌株,从香蕉根际土中分离得到87株细菌菌株,采用平板对峙法,筛选出7株对香蕉枯萎病菌4号生理小种具有拮抗作用的菌株,并进行了抑制枯萎病菌4号小种菌丝生长和孢子萌发的试验。结果显示,拮抗菌株255、D5、F2、ZK11、214、215、252的发酵液对菌丝具有显著抑制效果,抑菌圈直径17.90～22.88 mm,并能使病菌菌丝产生畸形或泡囊状;对孢子萌发的抑制率64.40%～80.50%。通过对3株抑菌作用不同的拮抗菌株的16S rDNA鉴定和生理生化特性鉴定,结果显示,拮抗菌株255、D5和F2分别被初步鉴定为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)和地衣芽孢杆菌(Bacillus licheni-formis)。

香蕉枯萎病菌1号生理小种遗传转化体系的建立

利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的转化方法,建立香蕉枯萎病菌1号生理小种(Fusariumoxysporum f.sp cubense race 1)遗传转化体系,并对影响转化效率的因子进行优化,明确了高效转化的条件为:农杆菌OD600为0.15,AS诱导浓度为150μmol/L,诱导时间为7 h,Focr1-N2孢子浓度为1×106个/mL,潮霉素B筛选的浓度为150μg/mL,诱导培养基pH值为5.5,共培养温度为25℃,共培养时间为48 h为最佳条件。构建了包含1 200个突变体的突变体库,并对1 200个突变体进行了致病性测定,初步筛选出致病性丧失突变体20个,致病性显著减弱突变体18个,致病性严重增强突变体53个。

香蕉枯萎病菌4个生理小种核糖体DNA内转录间隔区的RFLP分析

【目的】明确香蕉枯萎病菌Fusarium oxysporum f.sp.cubense 4个生理小种的系统发育关系。【方法】利用PCR扩增该病菌4个生理小种的核糖体DNA内转录间隔区(Internal transcribed spacer,ITS),利用AIu I、Hpa II和Taq I 3种限制性内切酶对这些小种的ITS产物进行RFLP分析。【结果】PCR扩增结果表明:来自4个生理小种的8个菌株均可扩增得到568 bp的ITS单一片段,但这些生理小种间的片段没有明显的多态性;对这些生理小种ITS产物进行RFLP分析发现,不同生理小种之间的差异很小。【结论】PCR-RFLP技术不适用香蕉枯萎病菌生理小种的分析鉴定。

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。