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不同药剂对根肿菌休眠孢子毒力效果测定及防病应用研究

不同药剂对根肿菌休眠孢子毒力效果测定及防病应用研究

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中国植物病理学会第十届全国会员代表大会暨2014年学术年会及第四届中美植物病理学学术研讨会

作者：王鹏远蔡丽侯明生湖北省作物病害检测和安全控制重点实验室/华中农业大学

十字花科蔬菜根肿病是一种重要的土传病害,在世界范围内广泛分布。病菌侵染植株在根部形成肿瘤,严重影响植株生长发育,后期可导致全株枯死。目前根肿病在湖北省一些蔬菜种植区均有发生,发病面积多达15万亩,严重影响了十字花科蔬菜产业... 详细信息

十字花科蔬菜根肿病是一种重要的土传病害,在世界范围内广泛分布。病菌侵染植株在根部形成肿瘤,严重影响植株生长发育,后期可导致全株枯死。目前根肿病在湖北省一些蔬菜种植区均有发生,发病面积多达15万亩,严重影响了十字花科蔬菜产业的可持续发展。根肿菌的休眠孢子抗逆能力很强,能长期存活于土壤中,因此生产上对根肿病采取化学药剂防治为主。为了快速筛选一批有效的化学防治药剂,我们预先在室内进行毒力测定,以期获得一批防效较好的可用于大田的防治药剂。本研究结果如下:(1)通过供试药剂对根肿菌休眠孢子致死效果测定,得出了不同时间下,根肿菌休眠孢子在不同药剂处理下的存活率,并明确了存活率存在显著差异的时间阈值,以此作为依据,研究了供试药剂对根肿菌休眠孢子的萌发影响,并通过毒力测定证明了500g/L氟啶胺悬浮剂有着较好的抑菌效果。(2)通过盆栽试验筛选到防治根肿病的高效药剂。试验拌药法和灌药法施药,通过比较10种供试药剂对白菜根肿病的室内盆栽防治效果,从而筛选出高效药剂。结果表明,50%/L氟啶胺悬浮剂处理的防效在80%以上,明显优于其他药剂处理,并将盆栽防治结果与药剂对休眠孢子致死测定、萌发率测定结果进行比较分析,得出药剂防治效果相对一致,组内差异性不显著。(3)对筛选到的4种防效较好的药剂测定其持效期,它们分别为500g/L氟啶胺悬浮剂、72%霜脲·锰锌可湿性粉剂、75%代森锰锌可湿性粉剂、多福可湿性粉剂。72%霜脲·锰锌可湿性粉剂、75%代森锰锌可湿性粉剂20～40天的防效有明显下降趋势,到60天时防效低于50%,两种药剂的持效期仅持续20～40天;多福可湿性粉剂在第60天的防效还在50%以上,500g/L氟啶胺悬浮剂持效期60天的防效仍在80%以上,可满足白菜生长周期的要求。(4)通过室内药剂防治试验,将能有效防治根肿菌休眠孢子的4种药剂进行大田防治试验。试验结果表明,500g/L氟啶胺悬浮剂对大白菜根肿菌的防效与盆栽试验防效均达到80%以上,而72%霜脲·锰锌可湿性粉剂、75%代森锰锌水分散粒剂的防效均低于50%。大田药剂防治试验中,四种药剂在平均株鲜重上表现差异性不显著,从平均亩产量上看,500g/L氟啶胺悬浮剂表现较好,其次是多·福可湿性粉剂。灌根药剂处理后的发病率与平均亩产量呈现负相关性,根肿菌的发病率的高低显著影响白菜的平均亩产量。本研究通过对十字花科蔬菜根肿病进行室内及大田药剂筛选试验,比较了不同药剂对根肿病的防治效果,结果对指导大田根肿病防治具有重要应用价值。

关键词：根肿病芸薹根肿菌药剂筛选防效

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A Real-time (SYBR GreenⅠ) PCR Assay for Detection and Quantification of Jujube Witches'-broom Phytoplasma in the Grafted Jujube Cultivar Scions with Different Resistance

A Real-time (SYBR GreenⅠ) PCR Assay for Detection and Quant...

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中国植物病理学会第十届全国会员代表大会暨2014年学术年会及第四届中美植物病理学学术研讨会

作者： Ren Zhengguang Wang He Lin Caili Liu Xi Song Chuansheng Feng Shukuai Yu Shaoshuai Lu Xuli Tian Guozhong Research Institute of Forest Ecology Environment and ProtectionChinese Academy of Forestry Beijing Forestry Protection Station

Jujube witches'-broom（JWB） disease is one of the destructive diseases in Jujube fruit *** this study,two primer pairs DZ16SnF/DZ16 SnR and DZ16SF-2/DZ16SR-2 were designed and synthesized,which could amplify 290 bp and 190 bp fragments of 16 S rDNA sequence of JWB phytoplasma by PCR,*** real-time（SYBR Green I） quantitative PCR detection system was constructed by using the recombinant plasmid of pMD18-DZ16 S as the template for establishing standard *** the results showed that the primer pairs DZ16SF-2/DZ16SR-2 had good specificity and sensitivity in the detection of JWB *** phytoplasma concentrations as well as disease index were quantitively detected and compared in the graft inoculated different cultivar scions with different grades of disease including the JWB-highly-resistant cultivar "Xingguang",moderate resistant cv. " Heiyaozizao" and "Gagazao" and "Huluzao",susceptible cv. "Yueguangzao", "Mayazao", "Lianpengzizao" and "Beiliuxidongzao" and the highly susceptible cv. "Dahongpaozao",In general,the phytoplasma concentrations in the asymptomatic scions were about 10 ~ 10 cells per gram of plant tissues,10 ~ 10 and 10～7 ~ 10～8 cells per gram of tissues in the grade Ⅰ and Ⅲ ~ Ⅳ infected scions respectively,and up to 10～9 per gram of tissues in the most severe grade Ⅴ diseased scions,which suggest that the degree of infection and phytoplasma accumulation in different jujube scions is closely correlated with the level of visual witches'-broom symptoms;The results of the detailed investigation and detection of the JWBhighly-resistant cultivar "Xingguang" indicated that the phytoplasma concentrations in the infected scions were obviously lower than other susceptible cultivars,furthermore,the grafting of the "Xingguang" scions caused a reduction in the symptom severity and phytoplasma concentration in the *** work will give the hands of exploring the jujube resistance mechanism,cultivar selection and help to control the phy

关键词： SYBR Green A Real-time PCR Assay for Detection and Quantification of Jujube Witches broom Phytoplasma in the Grafted Jujube Cultivar Scions with Different Resistance

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Transcriptome Analysis of Two Different Pathotypes with Different Virulence of Puccinia triticinia

Transcriptome Analysis of Two Different Pathotypes with Diff...

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中国植物病理学会第十届全国会员代表大会暨2014年学术年会及第四届中美植物病理学学术研讨会

作者： Zhang Heshan Du Dongdong Zhang Yumei Yan Hongfei Zhang Na Meng Qingfang Yang Wenxiang Liu Daqun College of Plant Protection Agricultural University of Hebei Biological Control Center of Plant Diseases and Plant Pests of Hebei Province National Engineering Rese arch Center for Agriculture in Northern Mountainous Areas

Puccinia triticinia（Pt） is an obligate parasite pathogen which caused wheat leaf rust all over the world,and causing significant yield losses in wheat production when the diesease developed *** Pt races or new races virulence tendecy allways break the resistance of wheat ***-seq will help to understand how the races changed and which gene contribute the virlence,and help to colong the effectors in *** this research,total RNA from wheat leaves infected with 09-12-284-1 and 09-19-727-1,and urediospores of this two Pt races,were sequenced using Illumina HiSeq 2000 paired-end *** sequencing samples were named as Tc284,Tc727,PT284 and PT727 *** on RPKM method,the significantly differentially expressed genes had 63,which have 34 genes up-regulated and 29 genes down-regulated in Tc727-vs-Tc284.64 significantly differentially expressed genes were detected,of which 62 were up-regulated and 2 were down-regulated in *** significantly differentially expressed genes were up to 7706,which contained 6384 up-regulated and 1322 down-regulated genes in PT284-vs-Tc284.7814 significantly differentially expressed genes had been detected,of which 6572 were up-regulated and 1242 were down-regulated in *** Ontology（GO）,KEGG were used for functional analysis,twele genes selected from the differentially expressed genes in Tc727-vs-Tc284 and PT727-vs-PT284,were suggested be associated with the wheat leaf rust development or *** annotation information included tyrosinase,Hsp20,thaumatin,subtilisin-like serine proteases,glycosyl hydrolase family 18,cytochromeP450,Pheromone A receptor,pectinesterase,major facilitator superfamily,PAZ domain/Piwi domain and major intrinsic *** of 12 had signal peptide,and 4 of them had transmembrane domains analysised by using TMHMM2.0 software,SignaTP 4.1 and Target PL 1.

关键词： Puccinia triticinia Transcriptome sequencing Differentially expressed genes Pathogenicity

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Analysis on the Population Structure and Virulence Dynamics of Blumeria graminis *** in Northeastern China in 2013

Analysis on the Population Structure and Virulence Dynamics ...

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中国植物病理学会第十届全国会员代表大会暨2014年学术年会及第四届中美植物病理学学术研讨会

作者：吴限鑫曹远银 Li Tianya Wang Hao Shen Lulan Ma Shiliang College of Plant Protection Shenyang Agricultural University College of Biosciences and Biotechnology Shenyang Agricultural University

Wheat powdery mildew is one of the main wheat diseases in China,seriously affecting the wheat production and quality in many *** order to provide theoretical guide for wheat breeding and targeted control of the disease,the race population and virulence dynamics of Blumeria graminis *** were analyzed using 73 samples collected from different regions of northeastern China in2013.114 isolates were isolated and 23 physiological races were identified,with high-virulence race group having the highest *** dominant race was No.311,with a frequency 29.8%,and the sub-dominant race was No.331,with a frequency 12.3%.The results of virulence analysis showed that the occurrence frequencies of V1,V3 c,V3 e,V3 f,V5,V6(Coker747),V7,V8,V1 + 2 +9,V3 a,V3d,V4 a,V4b,V6(Tingalen),V23,V30,V4 + 8,V4 b + mli were higher(more than 50%),and the utilization value of their corresponding resistance genes was relatively poor;the occurrence frequencies of V2,V2 + mid,V13,V16,V21,were lower(less than 20%),their corresponding resistance genes Pm2,Pm2 + mid,Pm13,Pm16,Pm21,Pm22 have good resistances to the popular races and can be used as effective resistance genes,especially Pm21 and Pm22 were immune to all the strains ***,the cluster analysis for virulence diversity of *** *** from different areas was carried out using NTSYS2.10 statistical *** results showed that population variation existed in different years,and there was also a big difference in the virulence of *** *** from different regions.

关键词： Blumeria graminis f.sp.tritici Physiological race Virulence dynamics

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Race and Virulence Characterization from asexual and sexual populations of Puccinia graminis *** in China

Race and Virulence Characterization from asexual and sexual ...

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中国植物病理学会第十届全国会员代表大会暨2014年学术年会及第四届中美植物病理学学术研讨会

作者：李天亚曹远银 Institute of Plant Immunology Shenyang Agricultural University

Wheat stem rust was once the most destructive though it has been successfully under control mainly through genetic methods guided by the information of close surveillance of race and virulence of the pathogen in most countries including *** were conducted in 2012 2013 in order to determine the races of the pathogen present and monitor Ug99 in *** level of stem rust infections was found in China during the investigation and 11 Pgt samples were ***,22 Pgt samples collected from the alternate host Berbers were gained for the first time.A total of 53 isolates were isolated from all the *** race groups including 13 physiological races were identified using 4 standard differentials,5 national assist differentials and the 20 North American stem rust differential series,which included the most prevalent races 34C3 RTGQM and 340 roIIMRGQM at 13.2%predominance,followed by race 34 MRGQM at 11.3%.Six new races having virulence to Sr5 +Sr11 were found for the first time in China,namely 34 MRGQM,340roII MTGSM,340 roII MRGQM,34C3 RTGQM,34C3RKGQM,34C3 RKGSM at 11.3%,1.9%,13.2%,13.2%,9.4%and 9.4%,*** of single genes were ineffective against one or more of the tested isolates except Sr9 e,Sr26,Sr31,5r38,Sr47 and *** genes35,33,Tmp,30,37,17 and 36 were effective in 92.5%、 90.6%、 86.8%、84.9%、84.9%、 79.3%and 77.4%of the tested isolates,*** contrast,all of the isolates were virulent to Sr6,Sr7 b,Sr9a,Sr9 b,Sr9d,Sr9 g and *** results indicated that that remarkable differences existed between the categories of these races(or the known virulence genes spectrum) and the Pgt races or the virulence genes spectrum reported *** addition,the sexual cycle of the fungus may contribute to the diversity of Pgt in China.

关键词： Physiological race Puccinia graminis f.sp.tritici Berbers Sr genes

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Multilocus Sequences Confirm Genetic Variation and Differentiation among 16SrI Group Phytoplasma Strains Infecting Environmentally and Economically Important Plants in Different Regions of China

Multilocus Sequences Confirm Genetic Variation and Different...

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中国植物病理学会第十届全国会员代表大会暨2014年学术年会及第四届中美植物病理学学术研讨会

作者： Yu Shaoshuai Li Yong Ren Zhengguang Song Chuansheng Lin Caili Piao Chungen Liu Jianmi Yan Shuping Lin Jixiu Tian Guozhong Key Laboratory of Forest Protecton of State Forestry Administration Research Institute of Forest EcologyEnvironment and ProtectionChinese Academy of Forestry Plant Protection and Quarantine Station of Sanming City

Phytoplasmas are phloem-limited bacterial plant pathogens associated with approximately1000 plant species worldwide,of which over 100 occur in *** the study,four phytoplasma strains of chinaberry witches'-broom（CWB） from Hainan,Guangdong and Fujian provinces（CWB-hnsyl,CWB-hnsy2,CWB-fjfz,CWB-gdgz）,two strains of mulberry dwarf（MD） from Zhejiang and Anhui provinces（MD-ahhf and MD-zjca）,two strains of lettuce yellow（LY） from Yongan,Fujian province（LY-fjsm1 and LY-fjsm2） and a strain of paulownia witches'-broom（PaWB） from Shandong province,which were all identified as the member of 16 SrI group phytoplasmas based on 16 S rRNA gene sequences,were performed extensive sequence and phylogenetic analysis based on sequences of 16S-23 S rRNA intergenic spacer region,partial 23 S rRNA,ribosomal protein including 3' end of S19 and complete L22 and S3（rp）,tuf,secA,secY,ipt,dnaK,fusA,gyrB,pyrG and rpoB gene sequence data from these nine phytoplasma strains,as well as onion yellows phytoplasma（OY-M）,aster yellows witches'-broom phytoplasma（AYWB） and Acholeplasma laidlawii PG-8A strains,which were employed as *** found abundant genetic variation in these 16 SrI group phytoplasma *** phytoplasma strains from CWB,MD and LY shared 99.7%~ 100%16S rRNA gene sequences similarity,as well as 99.4%~ 100%16SrRNA,16S-23 S intergenic and partial 23 SrRNA,99.6%~ 100.0%rp,99.3%00.0%secA,98.8%00.0%secY,99.0%00.0%ipt,99.8%00.0%tuf,99.1%00%dnak,99.0%~ 100.0%fiisA,99.1%~ 100%gyrB,98.8%~ 100%pyrG and98.9%~ 100%rpoB gene sequences similarity *** phylogenetic lineage among members of these 16 Sri group phytoplasma strains were constructed based on concatenated gene of rp,tuf,secA,secY,ipt,dnaK,fusA,gyrB,pyrG and rpoB gene sequences using method of multilocus sequence analysis（MLS A）.These eight strains shared 99.2%~ 100%concatenated gene similarity for one another and formed a distinct clade with 99%bootstrap support by neighbor-joining using MEGA *** the cl

关键词： Phytoplasma Multilocus sequence analysis(MLSA) 16S rI group Genetic variation Phylogenetic analysis

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柑橘绿霉病菌甾醇调控元件结合蛋白功能的初步分析

柑橘绿霉病菌甾醇调控元件结合蛋白功能的初步分析

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中国植物病理学会第十届全国会员代表大会暨2014年学术年会及第四届中美植物病理学学术研讨会

作者：阮若昕孙学鹏李红叶浙江大学农业与生物技术学院生物技术研究所

采后柑橘腐烂造成的损失约占柑橘整个生产量的10%以上,我国每年采后腐烂的柑橘在300万t以上。柑橘绿霉病（Penicilliumdigitatum）是柑橘采后贮藏、包装、销售和消费等环节中的最主要病害,其造成的损失占整个采后腐烂损失的90%以上。化... 详细信息

采后柑橘腐烂造成的损失约占柑橘整个生产量的10%以上,我国每年采后腐烂的柑橘在300万t以上。柑橘绿霉病（Penicilliumdigitatum）是柑橘采后贮藏、包装、销售和消费等环节中的最主要病害,其造成的损失占整个采后腐烂损失的90%以上。化学防治仍然是防治柑橘绿霉病的主要手段,广泛使用的杀菌剂有苯丙咪唑类和14-α-脱甲基抑制剂（14-αdemethylase inhibitor,DMI）,但由于这些药剂的作用位点单一,经连续多年使用后,抗药性菌系种群不断上升,导致防治效果逐年下降、防治失败的事件也时有发生。甾醇调控元件结合蛋白（sterol regulatory element binding proteins,SREBPs）最早在哺乳动物中发现,在人类基因组中包含3个编码SREBPs（SREBP1a,SREBP1c和SREBP2）的基因。这些蛋白的N端均拥有高度保守的碱性螺旋环螺旋（bHLH）亮氨酸锌指DNA结合域,bHLH包含一个酪氨酸残基,能与甾醇调控元件（sterol regulatory elements,SREs）结合,调控包括从乙酰辅酶A开始的胆固醇合成、低密度脂肽受体介导的胆固醇吸收,以及其他脂代谢途径。在裂殖酵母（Schizosaccharomyces-pombe）和新隐球菌（Cryptococcus neoformans）中也存在类似SREBP（Sre1）调控途径,调控麦角甾醇的合成,同时也调控对DMI类抗真菌药物的抗性。此外,Sre1还是低氧响应的调控因子,在缺氧或低氧条件下它能被激活,除调控甾醇合成酶外,还激活编码其他依赖氧的代谢途径,包括血红素、鞘脂和辅酶Q的生物合成酶~([8,9]。Willger等首次报道了丝状病原真菌烟曲霉（***）中-Sre1的同源基因SrbA,并发现SrbA对***在低氧条件下甾醇稳态的维持、致疴性,以及菌丝的极性生长至关重要,其后的研究还发现SrbA还参与对DMIs的抗性调控,并且证明该调控是通过对***的CYP51A直接作用实现。有关植物病原真菌的甾醇合成调控机制至今尚未见报道。本研究以***的SrbA（AFUAg01260）为参考序列,在已测序的柑橘绿霉病菌基因组序列中搜索到同源基因PdSrbA。PdSrbA基因的开放阅读框包含3 120个核苷酸,编码1039个氨基酸,预测蛋白PdSrbA与***的SrbA同源性达到66%,与***的Sre1的同源性为57%,SREBP所特有的功能域保守结构域bHLH和未知功能结构域DUF2014在PdSrbA中均存在,分别位于N端和C端。通过PCR扩增,以及农杆菌介导的遗传重组技术,构建获得了柑橘绿霉病菌甾醇调控元件结合蛋白基因PdSrbA缺失突变体（APdSrbA）和相应的回补突变体（CPPdSrbA）。表型分析研究表明,PdsrbA的缺失并不影响柑橘绿霉病菌在正常培养条件下的菌丝生长与孢子萌发,且对柑橘类果实的致病性也没有显著的影响。但是缺失突变体对DMI类杀菌剂的抗性明显下降,对抑霉唑的EC值下降至野生型菌株的55%,甾醇合成量也下降至野生型菌株的39%。当把包括启动子在内的PdSrbA基因全长导入到△PdSrbA,发现回补突变体对DMI类杀菌剂的抗性和甾醇含量都得到恢复。比较分析缺失突变体与野生型菌株表达谱的发现,PdSrb1的缺失导致甾醇合成途径上的多个基因,包括DMI类杀菌剂的靶标基因CYP51A基因的表达明显下调。这些研究结果表明,PdSrbA很可能是柑橘绿霉病菌的麦角甾醇合成途径的调控因子,参与甾醇合成和对DMI类杀菌剂的抗性调控。

关键词：柑橘绿霉病菌甾醇调控元件结合蛋白基因功能

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人参连作对土壤真菌种类及数量的影响

人参连作对土壤真菌种类及数量的影响

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中国植物病理学会第十届全国会员代表大会暨2014年学术年会及第四届中美植物病理学学术研讨会

作者：李自博解宇娇周如军傅俊范沈阳农业大学植物保护学院

人参(Panax ginseng ***)属五加科多年生药用植物,具有极高的药用和经济价值。种植过人参植株后的参地10～20年不能重复栽参,否则会出现"烧须、烂根、病害多发、产量降低"等老参地问题。据报道种植人参后的土壤随着年限的增加... 详细信息

人参(Panax ginseng ***)属五加科多年生药用植物,具有极高的药用和经济价值。种植过人参植株后的参地10～20年不能重复栽参,否则会出现"烧须、烂根、病害多发、产量降低"等老参地问题。据报道种植人参后的土壤随着年限的增加,生态环境变化不利于细菌、放线菌的生长而有利于真菌的生长,这也是人参连作土传真菌病害发病较重的原因。由于人参生长周期较长,所以人参连作的土壤真菌种类和数量复杂多样,土壤中既存在着导致人参根腐病的病原菌,也存在着其拮抗菌。本文对供试的人参连作土壤中的真菌进行研究,探讨了人参连作对土壤真菌种类及数量的影响,同时分离出大量的有益真菌种类资源,为人参连作土传病害的防控提供理论依据。本试验在辽宁、吉林等人参栽培基地进行了调查取样,选取4年生西洋参及人参连作土壤为试验土壤,每个地点选取未种参的新林土土壤作为对照,鉴定样品土壤中真菌的种类及数量。采样方法为五点混合采样法,采集0～20cm根区耕层土壤样品,真菌分离采用稀释平板法,待长出菌落后计数并转移至相应的培养基上纯化培养后保存、鉴定,计数方法采用最或然计数法。真菌鉴定主要采用形态和显微结构观察,形态特征观察主要观测菌落颜色、形态、生长速度、产生色素等特征;显微结构观察主要在光学显微镜下观察各菌落的营养体和繁殖体的形态特征等,将真菌鉴定到属。本试验从不同地区的人参连作土壤样品中共分离出了18个属43种真菌,其中,镰刀菌、青霉菌和毛霉菌为老参地土壤中优势真菌。本试验统计了不同地区人参连作土壤和新林土土壤中的真菌种类及数量并分析其变化情况。结果表明,各地区人参连作土壤和山林土壤中真菌种类基本一致,但数量不同。从老参地土壤微生物组成与数量变化来看,与未栽参的山林土土壤相比,人参连作土壤中导致根腐病的病原菌(镰刀菌4.81×10～3个/g干土、柱孢菌2.78×10～3个/g于土)的数量显著多于其拮抗菌(粘帚霉2.66×10～3个/g干土、枝顶孢1.37×10～3个/g干土)数量。人参连作土壤中镰刀菌Fusarium、青霉Penicillium、毛霉Mucor、木霉Trichoderma数量居多,分离频率分别为18.21%,1.52%,9.74%,9.71%。其中镰刀菌Fusarium、柱孢属Cylindrocarpon是部分人参根腐病的病原菌,木霉是在生物防治人参根腐病中目前最常用的生防菌株。老参地土壤中导致根腐病的病原菌(镰刀菌Fusarium、柱孢Cylindrocarpon等)与其拮抗菌(粘帚霉Gliocladium、木霉Trichoderma等)共同存在,这说明人参连作土壤中土壤真菌结构和数量比较复杂。以上结果可以得出,人参连作对土壤中真菌的数量及种类有影响。人参连作后,导致根腐病的病原菌的数量显著多于其拮抗菌。本研究从土壤中致病菌入手,鉴定了人参连作土壤中真菌的种类统计了连作土壤中真菌的数量,并探讨了人参连作对土壤中真菌种类及数量变化的影响。对研究人参连作土壤中土壤微生物的多样性有重要价值,为减缓人参连作障碍提供了理论依据。人参连作问题是多方面原因造成的,如土壤中病原微生物增多,理化性状恶化,参根分泌物增多等,单纯改良土壤中病原菌与有益拮抗菌的平衡关系只能从一定程度缓解人参连作的症状,栽参后仍存在病害重产量低的问题。通过调节微生物群落结构,建立合理的轮作制度,应用高效的有机肥对土壤养分进行调节,多种方法合理共同配合施用,才能更有效地解决改良人参土壤连作问题。

关键词：人参连作土壤真菌土传病害

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柑橘绿霉菌G蛋白信号途径相关基因的功能初步研究

柑橘绿霉菌G蛋白信号途径相关基因的功能初步研究

引用

中国植物病理学会第十届全国会员代表大会暨2014年学术年会及第四届中美植物病理学学术研讨会

作者：王伟丽朱从一王明爽马海杰李红叶浙江大学农业与生物技术学院生物技术研究所

和其他生物一样,植物病原真菌也是生活在多变环境中,外界环境对其影响贯穿于整个生命过程。关于病原真菌如何感受外界环境刺激,这些刺激又是如何调控和决定病原真菌的生长、繁殖和致病已成为植物病理学研究热点之一。生物体接受和传递... 详细信息

和其他生物一样,植物病原真菌也是生活在多变环境中,外界环境对其影响贯穿于整个生命过程。关于病原真菌如何感受外界环境刺激,这些刺激又是如何调控和决定病原真菌的生长、繁殖和致病已成为植物病理学研究热点之一。生物体接受和传递外界环境刺激的过程称信号传导。G蛋白偶联受体是生物体内一类重要的跨膜蛋白,与G蛋白偶联受体相结合的异三聚体G蛋白(beterotrimeric G-protein)在信号传递中起着中枢作用,通过其构象的改变将胞外信号整合到胞内,激活环腺苷酸途径和促分裂活化蛋白激酶级联信号途径,从而调控一系列基因的转录,最终引起生物对外界刺激作出应答。已知G蛋白在真核细胞生物中是保守的,能与鸟嘌呤核苷酸结合,并自身具有GTP酶水解活性的信号传导分子。G蛋白分子量大,由α、β和γ三个亚基组成。其中Gα亚基分子量最大,一般382kD,具有鸟苷酸结合位点,通过GTP结合态(激活态)和GDP结合态(失活态)间的转换行使信息传递,调控细胞对外界环境刺激的应答(McCudden et al.,2005)。根据Gα亚基氨基酸序列的相似性和下游效应元件的相关性,Gα亚基在丝状真菌中可以分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三大类(Liande et al.,2007),大多数丝状真菌具有3个不同种类的Gα亚基。第Ⅰ类Gα亚基的氨基末端具有肉豆蔻酰基化位点(Buss et al.,1987),羧基末端具有百日咳毒素结合位点(West et al.,1985)。该类Gα亚基主要参与调控真菌的营养生长、有性与无性繁殖、致病性和真菌毒素合成等多种生理过程(Liande et al.,2007;Bolker,1998)。第Ⅱ类Gα亚基没有第Ⅰ类Gα亚基和第Ⅲ类Gα亚基保守,功能也没有第Ⅰ类Gα亚基和第Ⅲ类Gα亚基明显。但有研究表明,第Ⅱ类Gα亚基可能在碳源应答途径中具有一定的作用(Li and Borkovich,2006)。第Ⅲ类Gα亚基在丝状真菌中高度保守,正调控细胞内cAMP水平(Bolker et al.,1998)。位于G蛋白信号途径下游的腺苷酸环化酶(adenylate cyclase,AC)是膜结合蛋白,分子量为150kD,氨基端和羧基端都朝向细胞质。AC在细胞内有两个膜结合区和两个催化结构域,其中每个膜结合区分别有6个跨膜的α螺旋,催化结构域中有2个保留序列Cla和C2a,这两个区域主要负责AC的活性。在Mg或Mn存在时,AC能催化三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)形成环腺苷酸(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)并释放出焦磷酸。在许多真菌中,AC及其产物cAMP’对菌落生长、致病性和抗逆性等方面有重要的调控作用(Choi&Dean,1997;Kronstad,1997;Loubradou et al.,1996)。已有的研究证明,Gα亚基及其下游的cAMP信号途径主要传递营养和性激素等的刺激,参与植物病原真菌的生长发育、产孢、交配、侵染相关结构的分化以及致病过程(Bolker,1998;Lengleler et al.,2000;Yu,2006)。柑橘绿霉病菌(Penicillium digitatum)是采后柑橘的最主要病害,其造成的损失通常占采后柑橘腐烂损失的90%(Kanetis et al.,2007)。尽管该病菌的营养方式为死体营养型,只能通过伤口侵染,但病菌的寄主却只局限于成熟的柑橘类果实果皮。这一独特的寄主-病原互作方式,引起我们对其信号传递途径的兴趣。以稻瘟病菌G蛋白α亚基(MagB、MagC和MagA)和腺苷酸环化酶(Mac1)为参考序列,在已测序的柑橘绿霉病菌基因组序列中(Sun et al.,2013)分别搜索到上述基因的同源基因PdgpaA、PdgpaB、PdgpaC和Pdac1。通过pfam数据库分析发现PdgpaA、PdgpaB和PdgpaC均含有保守的G蛋白α亚基结构域,其E值分别为6.5e-127、7.2e-139、5.4e-119;Pdac1含有保守的腺苷酸环化酶结构域,其E值为1.1e-26。通过运用重叠PCR和农杆菌介导的遗传重组技术,构建获得了PdgpaB、PdgpaC和Pdac1缺失突变体。表型分析研究表明,PdgpaB(第Ⅱ类Gα亚基)和PdgpaC(第Ⅲ类Gα亚基)的缺失均不影响柑橘绿霉病菌在正常条件,离子胁迫、氧化胁迫,阴离子去污剂SDS、荧光增白剂和刚果红胁迫下的菌丝生长、孢子形成和孢子萌发,对柑橘类果实的致病性没有显著的影响。然而,尽管花费了巨大的努力,始终未能敲除PdGpa2,推测该基因在柑橘绿霉菌G蛋白信号途径中具有关键作用,其缺失可能导致菌体死亡。而PdAc1的缺失使得柑橘绿霉菌的营养生长严重受阻,形成的菌落极为致密,分生孢子产生提前,并

关键词：柑橘绿霉病菌信号传导 G蛋白α亚基腺苷酸环化酶基因功能

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哈茨木霉Tri41对人参锈腐病的防治机制研究

哈茨木霉Tri41对人参锈腐病的防治机制研究

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中国植物病理学会第十届全国会员代表大会暨2014年学术年会及第四届中美植物病理学学术研讨会

作者：魏晓兵安晓娜周如军傅俊范沈阳农业大学植物保护学院

人参[Panax ***]为五加科人参属名贵药用植物,在我国东北地区有大面积种植。人工栽培条件下多种病害常混合发生,由毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)引起的人参锈腐病是人参产区分布最广和发病时间最长的地下病害,严重影响人参的... 详细信息

人参[Panax ***]为五加科人参属名贵药用植物,在我国东北地区有大面积种植。人工栽培条件下多种病害常混合发生,由毁灭柱孢菌(Cylindrocarpon destructans)引起的人参锈腐病是人参产区分布最广和发病时间最长的地下病害,严重影响人参的产量和品质,给参农带来了巨大的经济损失。目前该病主要采用化学药剂防治,这不仅使病原菌产生抗药性,而且导致人参和参床农药残留超标,对人类健康有潜在威胁,寻找一种更安全有效的生物制剂对该病进行防治已十分紧迫。木霉菌能够产生可以降解植物病原菌细胞壁的β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶,在农业上广泛用作植物病原菌的拮抗菌剂,其主要通过重寄生、抗菌和对空间及营养的竞争作用来抑制植物病原真菌生长。哈茨木霉Tri41为本实验室从人参根系土壤中筛选出来的拮抗菌,其对人参锈腐病有较高的防效,本文通过室内盆栽试验对哈茨木霉Tri41防治人参锈腐病的作用机制及其在土壤中的定殖情况进行了研究,旨在为哈茨木霉Tri41的田间应用提供试验依据。本试验以两年生人参盆栽植株为试材,设5个处理组:①单独接种人参锈腐病菌,②盆土添加Tri41生防菌悬液+参根伤口接种锈腐菌,③盆土添加Tri41生防菌PD发酵液+参根伤口接种锈腐菌,④盆土添加Tri41稻壳麦麸发酵物+参根伤口接种锈腐菌,⑤无菌水对照。木霉的接种量为每克盆土含有10～6个木霉孢子。在处理后的第3、6、9、12、15、20、25、30天采用DNS法测定土壤中的β-1,3-葡聚糖酶活性和几丁质酶活性的大小;处理后的第7、14、21天采用稀释平板法检测人参根际土壤木霉孢子数量。试验结果表明,哈茨木霉Tri41能够在人参根系土壤中产酶并定殖,但不同处理间有所差异。盆土添加Tri41生防菌PD发酵液+参根伤口接种锈腐菌和盆土添加Tri41稻壳麦麸发酵物+参根伤口接种锈腐菌处理组的人参根系土壤中β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的活性均较对照明显增强,在第9天达到峰值,盆土添加Tri41生防菌PD发酵液+参根伤口接种锈腐菌处理的β-1,3-葡聚糖酶活性是对照的12.57倍,几丁质酶活性是对照的5.77倍,并且土壤中的木霉孢子数量较为稳定,分别为3.9×10～6个/g、4.6×10～6个/g和3.8×10～6个/g。盆土添加Tri41稻壳麦麸发酵物+参根伤口接种锈腐菌处理的β-1,3-葡聚糖酶活性是对照的9.73倍,几丁质酶活性是对照的5.31倍,土壤中的木霉孢子数量随时间增加呈上升趋势,分别为4.1×10～6个/g、5.3×10～6个/g和5.8×10～6个/g。盆土添加Tri41生防菌悬液+参根伤口接种锈腐菌处理组的β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶的活性较对照略有增强,在第6天达到峰值,β-1,3-葡聚糖酶活性是对照的2.67倍,几丁质酶活性是对照的2.92倍,根际土壤木霉孢子数量随着时间增加呈下降趋势,孢子数量分别为1.0×10～4个/g、0.8×10～4个/g和0.5×10～3个/g。从以上结果可以得出:哈茨木霉菌Tri41可以在人参根系土壤中定殖,并且能够产生可以分解病原菌细胞壁的β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶。通过试验对比可知,发酵液和稻壳麦麸的加入促进了木霉在土壤中的定殖,同时使得土壤中的β-1,3-葡聚糖酶和几丁质酶增加,同直接加入木霉孢悬液的处理相比酶的活性提高了4～6倍,这有可能是因为发酵液和稻壳麦麸的添加提高了人参根系土壤中碳、氮含量,为木霉在土壤中的定殖提供了养分。本研究在测定哈茨木霉菌Tri41在人参根部土壤的定殖情况的同时,首次检测了木霉菌在人参土壤中的产酶情况,为哈茨木霉菌Tri41的田间应用奠定基础。

关键词：人参锈腐病哈茨木霉Tri41 β-1,3-葡聚糖酶几丁质酶

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