灰斑病是大豆尾孢菌(Cercospora sojina K.Hara)导致的世界性大豆真菌病害,在大豆主要生产区的流行有增长趋势,给生产带来重大损失.大豆尾孢菌变异迅速,已演化出多个具有致病性差异的生理小种,导致现有品种抗性不能满足生产需求.随着分子生物技术的发展,为了获得具有广谱抗性的种质,近年来研究方向从传统的抗病育种转移到对大豆尾孢菌致病机制解析及大豆抗灰斑病基因精细定位上.本文对大豆尾孢菌生理小种的鉴定及其致病性、抗病遗传、抗病育种等方面的国内外研究进展进行了系统综述,并对未来大豆灰斑病的表型精准鉴定、致病机制解析、抗病基因精细定位和抗病育种进行了探讨,为大豆抗灰斑病的进一步研究提供参考.

由稻黄单胞菌稻生致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xoc)引起的细菌性条斑病(BLS)是水稻(Oryza sativa)生产上的重要病害,近年来其发病呈快速上升趋势,特别是在我国南方(包括江苏、浙江、福建和广东等地)稻区危害严重.种植抗病品种是防治BLS最理想的措施,但目前生产上严重缺乏可用于育种的优异抗病基因资源.通过人工接种鉴定筛选水稻种质资源,挖掘到2份高抗BLS材料(M1和D1).多菌株系接种结果表明,M1具有非小种特异性广谱抗病(RNS BSR)特征.经遗传群体分析表明,栽培稻M1携带单个显性抗BLS新基因Xo-3.通过混池测序和关联分析,将Xo-3基因初步定位在2号染色体上的一段候选区域内.抗BLS种质资源的挖掘及其抗性遗传基础的解析,将有助于理解水稻-Xoc互作机理,从而培育抗BLS水稻新品种和制定科学的防治BLS策略.

为了鉴定新型水稻突变体ALS179对乙酰乳酸合酶(ALS,acetolactate synthase)抑制剂类除草剂的抗性,本研究以野生型水稻华航31(HH31)、耐咪唑啉酮除草剂水稻ALS627突变体和甲基磺酸乙酯(EMS,ethyl methyl sulfone)诱变的新型水稻突变体ALS179为试验材料,通过不同浓度下的4类乙酰乳酸合酶抑制剂类除草剂包衣浸种和苗期喷施处理,进一步测定表型及相关酶活性指标来探究突变体ALS179的抗性.结果表明,经过除草剂包衣浸种以及苗期喷施处理后,突变体ALS179对苯磺隆、咪唑乙烟酸、双草醚及啶磺草胺具有不同程度的抗性,且乙酰乳酸合酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性随除草剂浓度的升高呈下降趋势.除了20×,30×的咪唑乙烟酸处理条件下过氧化氢酶和过氧化物酶的酶活性低于野生型HH31外,其他处理条件下ALS179的乙酰乳酸合酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的酶活性均高于野生型HH31.因此,本研究发现Ala179Val突变赋予了对ALS抑制剂类除草剂的广谱抗性,为后续ALS类除草剂广谱抗性水稻品系的培育提供遗传种质资源.

[目的]昆虫肠道共生细菌是栖息在昆虫肠道中的微生物,是肠道微生物群落中最主要的成员.它们对昆虫的生长发育、营养吸收以及免疫系统均具有重要影响.本研究通过对小菜蛾Plutella xylostella肠道共生细菌进行分离培养和功能鉴定,以探究肠道共生细菌对小菜蛾适应性的影响及其对真菌的广谱抑制作用.[方法]利用体外平板培养分离纯化小菜蛾3龄幼虫肠道细菌PxG45菌株,结合形态学、16S rDNA基因测序和生理生化测定进行菌种鉴定.利用生物测定探究PxG45对小菜蛾3龄幼虫存活率及球孢白僵菌Beauveria bassiana侵染小菜蛾3龄幼虫对存活率的影响.通过平板对峙法检测PxG45对球孢白僵菌的抑制作用,进一步检测PxG45对植物病原真菌希金斯炭疽菌Colletotrichum higginsianum、刺盘孢炭疽菌C.camelliae、尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种 Fusarium oxysporum f.sp.cubense race 4、茄链格孢菌 Alternaria solani、稻瘟病菌 Magnaporthe oryzae和丁香假单胞菌杨梅致病变种Pseudomonas syringae pv.myricae的广谱抗性.[结果]小菜蛾3龄幼虫肠道菌PxG45为成团泛菌Pantoea agglomerans.与未饲喂PxG45的对照组相比,饲喂PxG45不仅显著提高了健康小菜蛾3龄幼虫的存活率,还提高了球孢白僵菌侵染后3龄幼虫的存活率.与PxG45拮抗培养的球孢白僵菌和6种植物病原真菌的菌落直径均显著小于单独培养球孢白僵菌和6种植物病原真菌时的直径,与PxG45拮抗培养后真菌的生长均被抑制.[结论]成团泛菌PxG45通过直接的抑菌作用影响小菜蛾对外界的适应性,且这种抑菌作用具备广谱性,可显著抑制植物病原真菌的生长.本研究表明PxG45具备生防菌潜力,并为利用害虫肠道共生菌提供新思路.

几丁质是真菌细胞壁的主要成分,同时也是微生物相关分子模式(MAMP),通过定位于细胞膜上的模式识别受体CERK1和LYK5识别,激发植物的先天防御反应.该研究克隆了CERK1的胞内激酶域,在酵母文库中筛选到1个分子伴侣HSP1与CERK1胞内域互作.通过CRISPR-Cas介导的基因编辑技术,我们在野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)Col-0中敲除HSP1基因,获得hsp1 v63删除突变体.使用几丁质处理Col-0和hsp1 v63删除突变体后发现,下游防御相关基因的表达及丝裂原活化蛋白激酶磷酸化通路受到抑制.此外,我们还发现CERK1蛋白水平在hsp1 v63删除突变体中低于野生型,并且该突变体中CERK1含量降低与内质网降解系统有关.以上结果表明,HSP1是几丁质激发防御反应通路中的1个关键基因.该研究揭示了分子伴侣调控膜受体蛋白含量对植物防御反应的重要意义,为农作物广谱抗性遗传改良奠定了理论基础.

目的 筛选对多重耐药菌具有广谱抗性的放线菌,发掘新型抗生素,为人类和动物细菌性疾病防控提供物质储备.方法 采集江苏省部分地区土壤样品20份,稀释涂布于改良高氏一号固体培养基进行分离纯化,Chelex-100法提取放线菌基因组DNA,PCR测定16S rRNA基因序列,确定菌属.应用垂直条纹法检测放线菌对标准菌株和临床多重耐药分离菌株的抗菌效果;PCR检测放线菌抗菌活性和抗生素合成基因之间是否存在相关性;筛选抗菌活性最强的放线菌,检测不同时间抗菌物质释放量,测定临床分离病原菌的抗菌谱;基于16S rRNA基因确定其系统进化关系;对抑菌活性最好的放线菌进行基因组测序,应用antiSMASH在线工具分析次级代谢产物生物合成基因簇,预测其产生新颖次级代谢产物的潜力.结果 从20份土壤样品中分离纯化237株放线菌,分布于放线菌纲的10个目13个科19个属,优势菌属为链霉菌属,占分离总数的57.8％;抗生素合成基因检测实验表明放线菌的抗菌作用与抗生素合成基因的存在可能呈正相关;抗菌活性最强的链霉菌命名为Y94,在第七天产生具有抗菌活性的次级代谢产物最多;Y94产生的次级代谢产物对临床分离的238株不同种属的病原菌均有良好的抗菌效果;对Y94进行系统发育分析,结果表明其与甲酸链霉菌(Streptomyces formicae)lH-GS9的相似度为95.83％,可能为潜在新种;Y94全基因组中有多种抗生素相关的次级代谢产物基因簇,有巨大的生物合成潜能.结论 链霉菌Y94株具有抗多重耐药菌活性,可能属于1个新的种属,其抗菌活性物质可能是1种新的物质,具有潜在的开发价值.

种植抗病品种一直是防控水稻白叶枯病(bacterial blight,BB)最有效的措施.近年来,白叶枯病在我国多地呈现"老病新发"态势.为查明近期白叶枯病成灾的原因,2019-2021年间,在南方8省(海南、云南、广西、广东、福建、湖南、浙江和江苏)病害重发生田块采集叶片,分离获得野生白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo).通过对主效毒性因子基因型tale(transcription activator-like effectors)进行Southern杂交检测,将新分离的97株Xoo菌株划分为10个基因型,其中基因型V是优势种群代表.选取各基因型的代表菌株,剪叶接种携带主要抗病基因(R gene)的水稻(Oryza sativa)品种,毒力测试结果显示,Xa3和Xa4等传统抗病基因对田间大部分菌株已经丧失抗性,Xa7和Xa23等优异抗病基因对白叶枯病仍具有广谱抗性.研究结果表明,近期"老病新发"的主要原因可能是水稻新品种选育过程中忽视了优异抗白叶枯病基因资源的引入,挖掘与利用优异抗病基因资源仍是防控白叶枯病最理想的途径.

十字花科菘蓝为我国大宗常用中药材植物,其叶和根分别是大青叶和板蓝根的原料.本文总结了菘蓝的基因组结构、生物活性成分及其生物合成途径、远缘杂交及新材料创建等方面的研究进展.菘蓝(2n=2x=14)的基因组大小为300Mb,为tPCK核型,3万余蛋白编码基因.高质量的基因组测序解析了菘蓝的主要生物活性成分吲哚生物碱、苯丙烷类、萜类的合成途径及其候选基因.由于染色体消除,菘蓝(父本)与白菜及甘蓝型油菜的族间有性杂交只产生了具有少数菘蓝遗传成分的非预期杂种.菘蓝与萝卜的体细胞杂种具有双亲染色体,但自交及回交均未产生后代.菘蓝与白菜的体细胞杂种具有加倍的菘蓝染色体组,花粉部分可育而雌性不育.菘蓝与甘蓝型油菜的体细胞杂种与甘蓝型油菜连续回交后创建了全套的7个甘蓝型油菜-菘蓝附加系,一些附加系具有比菘蓝更强的广谱抗病毒效果;体细胞杂交中发生的双亲线粒体基因组重组导致甘蓝型油菜新细胞质雄性不育系的产生,菘蓝特定染色体上的育性基因导入培育了恢复系.最后讨论了这些附加系对菘蓝遗传研究的价值及开发利用前景.

随着广谱高效喹诺酮类药物的过度应用,革兰阴性菌对喹诺酮类药物的耐药率逐年上升,已严重威胁到人类健康.革兰阴性菌对喹诺酮类药物的抗性是通过耐药基因突变或者获得外源抗性基因实现的.耐药性的维持通常会对细菌造成一定的适应性代价,表现为细菌生长速率、毒性和传播的减弱,但耐药菌可通过补偿突变缓解适应性代价,甚至增强耐药菌适应性,严重阻遏临床疗效.而且耐药菌株的适应性增强,导致细菌即使在缺乏抗菌剂使用的条件下,其耐药率也增加,导致无法通过减少抗菌剂的使用减弱菌株耐药率.所以本文分别对革兰阴性菌的染色体和PMQR基因介导的耐喹诺酮药物的机制对其适应性变化的影响进行综述,并对耐药菌适应性的研究方法进行总结,以期为耐喹诺酮类药物革兰阴性菌的新型治疗方案、相关的肠道致病菌抑制剂的开发和未来与之相关的研究提供一定参考.

[目的]细菌性肠道病是家蚕Bombyx mori主要病害之一.本研究旨在探究广谱性抗菌肽SAAP-148对家蚕细菌性肠道病病原细菌的抑制效果,为进一步采用抗菌肽替代抗生素预防家蚕细菌病提供参考.[方法]采用qRT-PCR检测家蚕抗菌肽基因在健康和感染细菌性肠道病5龄第4天幼虫中肠中的表达量;分离感染细菌性肠道病家蚕5龄第4天幼虫中肠中的菌群,采用最大似然法构建系统发育树;采用添食法(1 × 1010和1 × 1014 CFU/mL菌悬液)和穿刺法(2 × 108和2 ×109 CFU/mL菌悬液)检测分离的8种细菌及4种常见细菌病病原细菌粪肠球菌Enterococcus faecalis、黑胸败血芽孢杆菌Bacillus bombyseptieus、苏云金芽孢杆菌B.thuringiensis和灵杆菌Serratia marcescens对5龄健康家蚕幼虫的致病性;采用琼脂平板扩散法分析抗菌肽SAAP-148对分离的肠道病病原细菌和黑胸败血芽孢杆菌等其他常见细菌病病原细菌的抑制效果.[结果]测定的家蚕抗菌肽基因的表达量在感染细菌性肠道病的家蚕5龄第4天幼虫中肠中较健康个体中均显著上调,表明家蚕自身抗菌肽在抵抗细菌性肠道病的过程中发挥了 一定的作用;感染细菌性肠道病的家蚕5龄第4天幼虫中肠中共分离出8种病原细菌,即松鼠葡萄球菌Mammaliicoccus sciuri、嗜水气单胞菌 Aeromonas hiydrophila、生癌肠杆菌 Enterobacter cancerogenus、布甘氏肠杆菌 E.bugandensis、霍氏肠杆菌E.hormaechei、弗劳地枸橼酸杆菌Citrobacter freundii、肺炎克雷伯菌Klebsiella pneumoniae和变栖克雷伯菌K.variicola;穿刺结果显示8种细菌均具有致病性,其中松鼠葡萄球菌、嗜水气单胞菌、生癌肠杆菌和布甘氏肠杆菌致病性较强,霍氏肠杆菌、弗劳地枸橼酸杆菌、肺炎克雷伯菌和变栖克雷伯菌致病性较弱.抗菌肽SAAP-148对分离出的8种病原细菌和家蚕其他4种常见细菌病病原细菌均具有体外抑制效果,且抑制效果随SAAP-148浓度增大而增强.[结论]抗菌肽SAAP-148不仅对可能引起家蚕细菌性肠道病的病原细菌具有明显抑制效果,对引起家蚕黑胸败血症、灵菌败血症、细菌性中毒症的病原细菌和对氨苄青霉素已经产生抗性的霍氏肠杆菌等也具有抑制效果,可作为理想的抑菌剂用于预防家蚕细菌病的发生.