青海省青稞条纹病菌遗传多样性分析

青稞条纹病是由麦类核腔菌Pyrenophora graminea引起的系统性病害,是青藏高原青稞生产上危害最严重的病害。为了解青海省青稞条纹菌的遗传分化水平,运用rDNA-ITS分子标记技术对青海省青稞条纹病菌群体进行遗传多样性分析。单倍型多样性(H)和邻接聚类分析数据表明,所有变异位点共定义了5个单倍型,75个rDNA-ITS单倍型聚成5支,且遗传相似度较高(0.002~0.027),与单倍型结果一致。青海青稞条纹病群体的遗传多样性较低,且遗传多样性与地理位置的分布无相关性。研究结果为明确青海省青稞条纹病的传播规律提供理论依据。

青海省2014—2016年小麦条锈菌越夏菌源群体毒性结构分析

为探明青海省不同地区小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)越夏菌源之间的相互关系,于2014—2016年小麦秋苗期,从青海省不同地区采集发病初期的小麦条锈菌样本,利用近等基因系和辅助鉴别寄主进行毒性鉴定,在此基础上对不同年份和地区亚群的小麦条锈菌毒性多样性进行分析。结果表明,青海省小麦条锈菌群体毒性类型丰富,在106份条锈菌标样中共鉴定出65种毒性类型。其中,供试条锈菌群体对Yr25、Yr29和YrA抗条锈病基因的毒性频率最高,均为100%;其次是Yr44,为99.07%;对Yr5和Yr15的毒性频率均为0;除YrTr1基因(1.76%)外,对其余抗条锈基因的毒性频率在45.56%~97.78%之间,表明除Yr5、Yr15和YrTr1这3个基因外,其余24个抗条锈基因的抗性已减缓或丧失。不同采样年份小麦条锈菌系毒性多样性分析结果表明:2016年菌系毒性多样性最高,其次为2014年,2015年最低。不同采样地区小麦条锈菌系毒性多样性分析结果表明:化隆县群体的毒性基因多样性最高,其次为贵德县,民和县的毒性基因多样性最低。2014—2016三年中供试条锈菌群体对Yr5、Yr15和YrTr1基因的毒性频率在0~2.8%,表明这3个基因是当前青海省有效的抗条锈病基因,可进一步加以利用。本研究明确了青海省小麦条锈菌群体毒性类型以及不同地区间条锈菌群体毒性强弱,为该省小麦抗病品种合理布局提供了理论依据。

44份青海小麦品种(系)抗条锈性评价及抗条锈病基因检测

【目的】探明青海主栽与后备小麦品种(系)对小麦条锈病的抗性水平及部分抗条锈病基因的分布,为青海省高抗条锈病小麦品种的选育提供理论基础。【方法】利用小麦条锈菌优势生理小种CYR31、CYR32、CYR33、CYR34对44份供试小麦品种分别在温室和田间进行全生育期和成株期抗病性鉴定,利用抗条锈病基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr24、Yr44的侧翼分子标记检测其抗病基因的分布。【结果】在供试的44个小麦品种(系)中,青麦1号、青春533和青春38等31份(70.4%)材料对CYR31表现抗病,青麦1号、青春533和青春38等35份(79.5%)材料对CYR32表现抗病,青麦1号、青春38、YZ282等35份(79.5%)材料对CYR33表现抗病,互麦13、云繁105、稷麦8号等35份(79.5%)材料对CYR34表现抗病;青春533、青春38、青春39等20份材料(系)表现成株期抗病性,占供试品种的45.4%,其中GY363和GY856表现免疫,15-34-3、HYNM19-2和互紫麦1号等11份小麦品种表现高抗,青春38、青春39和稷麦8号等7份小麦品种(系)表现中抗,分别占总数的4.5%,25.0%和15.9%。分子检测结果表明,15-34-3、HYNM19-2、GY363等5份(11.3%)材料可能携带Yr5基因,云繁105、稷麦8号和15-34-3等11份(25.0%)材料可能携带Yr9基因,青春533、青春38、40-12-86等4份(9.1%)材料可能携带Yr10基因,互紫麦1号、YGW-46、GY363等5份(11.3%)材料可能携带Yr15基因,青麦5号、稷麦8号及15-34-3等15份(34.1%)材料可能携带Yr24基因,宁春51、15-34-3、19399-11等8份(18.1%)材料可能携带Yr44基因,其中航远L621未携带这6个抗病基因,但是全生育期表现抗病。【结论】青海省部分小麦品种(系)抗病性较高,今后应减少含有Yr9基因小麦品种的使用,加大含有多个抗病基因组合品种选育的力度。

本氏烟组蛋白H4与番茄斑驳花叶病毒外壳蛋白互作调控病毒侵染

以番茄斑驳花叶病毒(Tomato mottle mosaic virus,ToMMV)外壳蛋白(Coat protein,CP)为研究对象,通过荧光素酶互补技术(Luciferase complementation imaging assay,LCI)研究ToMMV CP与本氏烟组蛋白H4在植物体内的互作情况。亚细胞共定位结果显示,ToMMV CP定位于细胞核和细胞质中,组蛋白H4定位于细胞核中,两者共定位于细胞核中。双分子荧光互补(BiFC)试验结果表明,ToMMV CP与组蛋白H4的互作位置主要在细胞核中。上述2种试验结果证明,烟草花叶病毒CP与本氏烟组蛋白H4在植物体内存在互作。采用病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)技术沉默本氏烟烟草中的H4基因,对沉默H4基因的植株接种ToMMV,接种后第4 d,通过实时荧光定量PCR检测方法检测系统叶的病毒含量,发现病毒含量显著低于对照组,结果表明H4基因的沉默会影响ToMMV在植株中的复制,组蛋白H4可能是ToMMV侵染植株的本氏烟感病因子。病毒编码的CP可能与寄主组蛋白H4在细胞核内发挥作用,进而使病毒完成系统侵染。

江苏省大豆上一种新粉虱传病毒的分子鉴定及系统进化分析

2019年在对江苏大豆上病毒病进行调查时,发现徐州和淮安大豆田间出现一种表现叶片黄化、花叶症状的病毒病,为明确其伴随病毒种类,对田间采集的70份疑似病样进行分子检测和鉴定,结果在利用香石竹潜隐病毒属(Carlavirus)通用引物检测时发现,70份疑似病样中有15份样品扩增到800 bp左右的目的片段,序列测定后BLAST分析结果显示,其与一种粉虱传病毒——豇豆轻斑驳病毒CpMMV(cowpea mild mottle virus, CpMMV)的同源性最高,暗示了其可能是CpMMV的一个分离物。针对CpMMV编码的CP基因设计特异性引物,检测结果显示15份阳性样品均扩增到目的片段,对获得的CP基因片段进行克隆测序,发现其序列全长867 bp,编码分子量约为32ku的蛋白;序列聚类分析结果显示,其与已报道的CpMMV分离物有较高的同源性,并聚类到同一个大的分支,其中与安徽、海南等地分离物相对近缘,聚在同一个小分支。这些结果表明江苏大豆存在豇豆轻斑驳病毒的侵染危害,生产上需要密切关注。

樱桃叶斑病生防菌株萎缩芽孢杆菌菌株QH-588的筛选鉴定

【目的】从枸杞根际土壤中分离可拮抗樱桃叶斑病菌的细菌菌株,为樱桃叶斑病防治提供生防资源。【方法】利用稀释平板法从枸杞根际土壤中分离可培养细菌,以平板对峙法测定分离菌株对樱桃叶斑病菌杨柳刺盘孢菌(Colletotrichum salicis)、链格孢菌(Alternaria alternaria)和细极链格孢菌(A.tenuissima)的拮抗效果,结合形态学、生理生化特性和基于16S rDNA、GyrA和GyrB基因序列的系统发育分析对拮抗菌株进行鉴定;通过显微镜观察拮抗菌株对靶标病原菌菌丝形态和孢子萌发的影响,选用樱桃离体叶片培养测定其对樱桃叶斑病的预防和防治效果。【结果】从枸杞根际土壤中共分离获得660株细菌,有10株细菌对供试靶标病原菌具有较强的拮抗效果,其中有4株细菌(QH-588、QH-668、QH-667和QH-664)的发酵液对靶标病原菌的抑制率超过50.00%,经鉴定,菌株QH-588为萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus),菌株QH-664、QH-667和QH-668为枯草芽孢杆菌(B.subtilis)。通过显微观察发现,萎缩芽孢杆菌菌株QH-588可明显抑制靶标病原菌的菌丝生长和孢子萌发;生防效果测定结果表明,菌株QH-588发酵液在樱桃离体叶片上对靶标病原菌具有预防和防治作用。【结论】萎缩芽孢杆菌菌株QH-588具有防治樱桃叶斑病的生防潜力。

中国大麦黄矮病毒及BYDV-GAV株系研究进展

大麦黄矮病毒(Barley yellow dwarf virus,BYDVs)隶属于黄症病毒科(Luteovirdae)黄症病毒属(Luteovirus),由该病毒引起的小麦黄矮病最早在美国发生并报道,此后在国外其他地域也曾有过发生报道。在我国,小麦黄矮病最早于1960年在陕西、甘肃发生并报道,近年来,在我国其他地区也有发生,该病害被称为麦类作物上的“癌症”,对麦类作物生产影响较大,为害严重时,造成麦类作物产量大幅降低。BYDV株系的划分依据为其传毒介体蚜虫的传播专化性,即一个病毒株系只能由一种或两种蚜虫进行传播,根据ICTV国际病毒委员会分类系统报道,目前国际上确定的该病毒株系有BYDV-MAV、BYDV-PAV、BYDV-RMV、BYDV-SGV等,我国鉴定有BYDV-PAV、BYDV-GPV、BYDV-GAV、BYDV-RMV 4个株系,GAV为我国流行株系。主要从BYDV的为害症状、株系分化、传播介体、基因组结构和功能、病害防治方面进行相关综述,着重介绍BYDV-GAV株系的抗性鉴定、抗性基因等方面的相关研究进展,以期为该病害的抗病育种和防治提供一定的理论基础。

青稞黑穗病菌LAMP检测体系的建立

【目的】大麦坚黑粉菌(Ustilago hordei)和裸黑粉菌(Ustilago nuda)是引起青藏高原青稞黑穗病的主要病原菌,建立快速、简便、特异性强的大麦坚黑粉菌和裸黑粉菌环介导等温扩增技术(LAMP)检测体系,检测青稞种子的带菌量,再依据带菌程度进行播前种子处理,是控制青稞黑穗病的重要技术手段。【方法】根据大麦坚黑粉菌(Ustilago hordei)和裸黑粉菌(Ustilago nuda)的ITS基因序列与其他对照菌株同源性低的区段设计并获得有效引物1组,建立LAMP检测体系,并选取影响LAMP反应体系的5个主要因素dNTPs、甜菜碱、镁离子、Bst DNA聚合酶及温度进行单因素试验对其进行优化,最后对优化后的LAMP检测体系进行灵敏度和特异性检测。【结果】建立了青稞黑穗病菌的LAMP检测体系,其优化后dNTPs浓度为1.8 mmol/L、甜菜碱浓度为0.8 mmol/L、镁离子浓度为10 mmol/L、Bst DNA聚合酶浓度为320 U/mL,反应温度为65℃。应用该体系在45 min内能检测出2×10^(-4)ng/μL的裸黑粉菌,在60 min内能检测出2×10^(-4)ng/μL的大麦坚黑粉菌,即在60 min内可检测出2×10^(-4)ng/μL的大麦坚黑粉菌和裸黑粉菌。建立的青稞黑穗病菌LAMP检测体系对大麦坚黑粉菌和祼黑粉菌具有特异性。【结论】建立了青稞黑穗病菌的LAMP检测体系,该体系能在1 h内检测出2×10^(-4)ng/μL的裸黑粉菌和大麦坚黑粉菌。

青稞条纹病LAMP检测体系的建立

【目的】建立青稞条纹病的环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)技术检测体系,为青稞种子带菌检测及其条纹病的有效防控提供参考。【方法】根据麦类核腔菌(Pyrenophora graminea)的ITS-rDNA序列区间设计5组引物,从中筛选特异性引物,并通过设置60,61,62,63,64和65℃6个温度梯度来优化LAMP反应体系的温度,以建立高效检测麦类核腔菌的LAMP技术体系;分别以麦类核腔菌、大麦坚黑粉菌、裸黑粉菌、禾生指葡孢霉、细链格孢和禾谷镰孢菌基因组DNA为模板进行LAMP扩增反应,对该体系的特异性进行检测;以310,31,3.1,0.31,0.031和0.0031 pg/μL的麦类核腔菌基因组DNA为模板,对该体系的灵敏度进行分析;最后利用该体系对肚里黄、柴青1号、1141、北青9号和昆仑15等5个青稞主栽品种的种子带菌率进行检测。【结果】青稞条纹病LAMP检测体系的特异性引物为引物组2,最佳反应温度63℃,反应时间70 min;该检测体系对麦类核腔菌具有良好的特异性,其最低检测限为0.31 pg/μL;肚里黄、柴青1号、1141、北青9号和昆仑15种子的带菌率分别为68.18%,72.73%,100%,77.27%和68.18%。【结论】建立了青稞条纹病LAMP检测体系,该体系能在63℃、70 min内检测出青稞种子是否携带条纹病菌。

出芽短梗霉菌PA−2侵染对藜叶片代谢的影响

为探明出芽短梗霉菌Aureobasidium pullulans PA−2侵染对藜Chenopodium album叶片代谢影响,采用基于液相色谱−质谱联用技术(LC−MS)的代谢组学方法,对出芽短梗霉菌PA−2侵染藜叶片差异代谢产物进行分析。结果表明,通过正交偏最小二乘法判别分析(OPLS−DA),PA−2孢子处理藜叶片24 h后和处理前两组共筛选到185个具有显著差异(VIP>1,P<0.05)的代谢产物,其中有148个上调,37个下调,腺苷和甜菜碱可以作为24 h后的主要生物标志物。KEGG通路富集分析发现,这些差异代谢物主要富集在全局和概述地图、氨基酸代谢、碳水化合物代谢通路等3条代谢通路中。藜叶片中嘌呤代谢、次级代谢产物生物合成、氨基酸代谢和碳水化合物代谢变化可能是PA−2侵染藜的主要机制。本研究为进一步研究出芽短梗霉菌侵染藜的生防机制提供了理论基础。

青稞坚黑穗病LAMP快速检测技术的建立

由大麦坚黑粉菌(Ustilgo hordei)引起的坚黑穗病广泛分布于我国青稞主产区,病原侵染后形成病穗从而造成产量损失。基于前期初步建立的青稞黑穗病快速检测体系,通过对种子洗涤沉淀物的总基因组DNA进行提取,并进行环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)检测人工模拟及实际种子带菌情况,以期建立完善的青稞坚黑穗病快速检测技术。结果表明,裂解液快速提取法可以对样品总DNA进行有效提取,完善后的LAMP快速检测技术可以有效开展青稞种子携带大麦坚黑粉菌的检测。

62份甘肃小麦品种(系)抗条锈性评价及抗病基因检测

为探明甘肃主栽小麦品种(系)对小麦条锈病的抗性水平及部分抗条锈病基因的分布,本研究利用小麦条锈菌主要流行生理小种CYR31、CYR32、CYR33、CYR34,对62份甘肃近年育成的小麦品种开展温室苗期分小种抗病性鉴定及田间自然发病圃成株期抗病性鉴定,并利用基因芯片检测其所携带的抗条锈基因。苗期鉴定结果表明,在供试的62份小麦材料中,有61份(98.4%)、53份(85.5%)、45份(72.6%)及32份(51.6%)材料分别对CYR31、CYR32、CYR33和CYR34表现抗病。结合成株期抗病鉴定结果,20份(32.26%)材料表现全生育期抗性,21份(33.87%)材料表现成株期抗性,21份(33.87%)表现为感病。分子检测结果表明,携带Yr17、Yr26、Yr29、Yr30、YrAK58、Yr75、Yr78、Yr80、Yr82、YrSP、QYrqin.nwafu-2BL和QYr.nwafu-4BL基因的材料分别有5、14、4、24、6、16、4、9、4、3、42和12份,同时携带2~6个抗条锈病基因的材料分别有18、14、9、2和1份,占71.0%。本研究系统揭示了当前甘肃省小麦品种(系)抗病性水平及所携带的抗病基因,为小麦抗病育种及抗病基因的合理布局提供了理论依据。