目的:为比较健康和患白粉病火棘叶片内生真菌群落结构差异.方法:利用高通量测序技术对真菌r DNA-ITS(Internal transcribed space)序列进行测序分析.结果:两组样品共获得5门、16纲、3目、61科、83属、100种;健康样品HJF独有OTU为103个,感染白粉病的火棘叶片HJB独有OTU为19个,两个样品共有OTU为23个,HJF内生真菌物种丰度和多样性均高于HJB.物种分类显示,在门分类水平上,两组样品中优势菌群均为子囊菌门(Ascomycota);在科分类水平上,HJB中优势菌科为89.22%白粉菌科(Erysiphaceae);HJF中优势菌科为28.25%白粉菌科(Erysiphaceae)、12.30%丝孢酵母科(Trichosporonaceae)和12.31%Phaeosphaeriaceae;在属分类水平上,HJB中优势菌属为88.04%球针壳属(Phyllactinia);HJF中优势菌属为27.45%球针壳属(Phyllactinia)、12.03%Apiotri-chum、11.58%unclassified_f_Phaeosphaeriaceae.结论:健康组和罹病组火棘叶片的内生真菌群落结构及多样性存在明显差异,其优势、次优势菌属的相对丰度也存在明显差异,本研究明确了白粉病对火棘内生真菌结构的影响,为该病菌的致病机理和防控策略研究奠定基础.

对不同地理区域的菌物进行系统的编目和分类研究是生物多样性研究的核心内容.白粉菌是一类植物专性寄生病原真菌,广泛分布在世界各地,能引起多种植物的白粉病.为了全面了解中国东北与东北亚其他地区白粉菌的物种多样性和寄主多样性,本文通过文献收集、数据分析,并结合作者2022-2023年野外调查结果,按照最新的分类系统,整理出中国东北和东北亚其他各国和地区的白粉菌物种名录、寄主名录和地理分布信息.通过整理分析发现,中国东北地区有白粉菌142种和17变种,隶属于1科5族、10个有性属和1个无性属,分布在572种(含37变种)寄主植物上,隶属64科243属;日本有白粉菌258种和46变种,隶属于1科5族,12个有性属和2个无性属,分布在1,171种(含163变种)寄主植物上,隶属108科449属;韩国有白粉菌150种和15变种,隶属于1科5族,11个有性属和1个无性属,分布在515种(含53变种)寄主植物上,隶属79科255属;俄罗斯远东地区有白粉菌89种和22变种,隶属于1科5族,8个有性属和2个无性属.中国东北地区、日本、韩国和俄罗斯远东地区共有的白粉菌种类有50个,归属于8个共有的有性属(布氏白粉菌属(Blumeria)、单囊壳属(Podosphaera)、叉钩丝壳属(Sawadaea)、白粉菌属(Erysiphe)、高氏白粉菌属(Golovinomyces)、新白粉菌属(Neo?rysiphe)、内丝白粉菌属(Leveillula)和球针壳属(Phyllactinia)),它们分布在相同或相近的寄主植物上.日本和韩国的白粉菌共有种最多(136种).中国东北地区、日本和韩国白粉菌的特有种分别为28种、116种和17种.东北亚地区白粉菌的寄主植物总共有1,760种(含263个变种),隶属112科541属.虽然东北亚地区约占全球陆地面积的8％,但是该地区共有318种和53变种白粉菌,占全球已知白粉菌总数的40.33％.因此,东北亚地区属于白粉菌多样性研究的重点地区与区系单元.研究结果为建立东北亚地区白粉菌多样性与区系研究格局、系统发育关系、寄主多样性概貌等提供了白粉菌物种和寄主物种的数据支持.

一年生簇毛麦(Dasypyrum villosum(L.)Candargy)是普通小麦野生近缘种之一,也是近年来应用较广泛的小麦遗传资源.簇毛麦在长期进化过程中,形成了许多可用于小麦遗传改良的重要农艺性状,包括对非生物和生物胁迫的抗性、优良品质等.本文简述了簇毛麦与普通小麦的同源关系、与小麦属杂交亲和性,以及将簇毛麦染色体、片段、基因导入普通小麦的有效方法,综述了簇毛麦对白粉病、纹枯病、条锈病、眼斑病、黄花叶病、全蚀病、胞囊线虫病等病害的抗性基因和对应的染色体,簇毛麦品质基因(如:高赖氨酸含量和多态性贮藏蛋白等)和簇毛麦耐旱、光周期等其他基因.介绍了簇毛麦抗白粉病基因Pm21和PmV在小麦改良和育种中的应用及其巨大价值,展望了簇毛麦后续研究前景和可能存在的问题.本综述对挖掘与利用簇毛麦有益基因、拓宽小麦遗传资源、加快小麦遗传改良进程以及重要基因功能研究均具有参考价值.

[背景]草地早熟禾(Poa pratensis)是一种被广泛使用的兼具观赏性和设施性的冷季型草坪草,白粉病的发生严重降低了草地早熟禾的质量和使用年限.[目的]对山西农业大学温室草地早熟禾白粉病病原物进行分离、纯化、鉴定和致病力分析,为草地早熟禾白粉病的防治提供理论依据.[方法]采用形态特征观察、核糖体内源转录间隔区(ribosomal DNA internally transcribed spacer,rDNA-ITS)序列分析进行分离株 BGP(TG)的鉴定;通过分生孢子密集抖落接种法测定BGP(TG)对 23 份草地早熟禾材料的致病力.[结果]草地早熟禾白粉菌分离株BGP(TG)分生孢子串生、无色、椭圆形,长和宽分别为(23.31-34.67)μm和(11.33-15.77)μm,成熟吸器为指状;rDNA-ITS序列分子发育分析结果表明分离株BGP(TG)与禾布氏白粉菌早熟禾专化型(Blumeria graminis f.sp.poae)聚于同一分支;BGP(TG)对 23 份草地早熟禾的致病力测定结果显示,白粉病发病率为49.47%-77.72%,病情指数为 14.41-53.12;仅'太行'草地早熟禾对BGP(TG)表现为中抗,'应县''黑杰克'和'浑源'草地早熟禾表现为中感,'探险家'和'奖品'草地早熟禾表现为极感,其余 17 个品种表现为高感,占比达 73.91%.[结论]山西省草地早熟禾白粉菌分离株BGP(TG)的致病力较强,进一步挖掘'太行'草地早熟禾的抗白粉病基因,对草地早熟禾抗白粉病育种工作具有重要意义.

簇毛麦是小麦遗传改良的重要基因资源之一,其2V染色体上携有抗白粉病、护颖颖脊刚毛、光周期响应、长穗多粒等许多普通小麦所不具备的优良基因,但缺乏足够的分子标记,不能准确鉴定导入小麦的2V染色质.为了开发2V染色体上特异分子标记,本研究设计了 2套引物,一套是基于普通小麦第2群染色体不同区段表达序列标签设计的序列标记位点引物30对,另一套是基于小麦2D、黑麦2R测序结果同源比对的差异设计的内含子定位引物296对,分别筛选出2个和33个2V染色体特异分子标记,占总引物数6.7％和11.1％,说明基于新一代高通量测序技术设计内含子定位引物是一种开发染色体特异性标记的高效方法.研究结果进一步发现,大多数位于小麦2D染色体上的基因可以分别对应2V染色体相同区段上的基因,但也有例外,说明簇毛麦2V染色体与普通小麦2D染色体之间存在复杂的共线性关系.本研究共开发出35个标记,并对其可靠性进行了验证,其中lfz8187-1100定位于2VSFL0.68-1.00,1fz8387_280、lfz8462_760和lfz8470_200定位于2VS FL0.00-0.26,其余31个标记定位于2VL.这些分子标记为鉴定2V染色体结构变异提供了有效工具,也为鉴定导入普通小麦的2V染色体携带的有益基因提供了技术支撑.

冰草(Agropyron cristatum)作为小麦重要野生近缘植物之一,含有许多可以改良小麦的优异基因.小麦-冰草附加系含有一对完整的冰草染色体,是利用冰草P基因组优异基因的重要工具材料.由于冰草为多年生四倍体异交植物,其部分同源群的P染色体结构存在差别,从而使得同一部分同源群的小麦-冰草附加系材料在农艺性状中表现出不同.本研究通过细胞学鉴定、分子标记检测、农艺性状考察、抗病性鉴定等手段对3份小麦-冰草不同2P附加系的抽穗期、株型、穗部性状、籽粒性状、抗白粉病和叶锈病等主要特性进行了鉴定与分析.结果表明,小麦-冰草2P附加系Ⅱ-9-3遗传稳定、株型紧凑、免疫叶锈病、高抗白粉病,可以用于小麦的株型改良和抗病育种.小麦-冰草2P附加系Ⅱ-3-1b的株高降低效应明显、较早抽穗、免疫叶锈病,可用于小麦株高改良和抗叶锈病育种.小麦-冰草2P附加系Ⅱ-23-72对叶锈病和白粉病流行小种近免疫,可用于抗病育种.3份2P附加系为小麦.冰草2P易位系、缺失系的创制提供了材料;不同2P附加系在株型、株高和抗病性等性状上表现不同的优异特性,不仅为在小麦改良中有效利用2P染色体优异基因提供了依据,并且为进一步对2P染色体优异基因的定位奠定了重要基础.

为评价我国4个主要育种阶段来源于不同麦区的小麦资源在宁夏春麦区的株高、籽粒性状和抗病性,以及为宁夏小麦育种提供可行的评价方法和优异种质,本研究以4个育种阶段共228份小麦资源为材料,采用熵值赋权DTOPSIS法对这些资源的株高和籽粒性状进行综合评价,以筛选优良育种亲本.通过田间抗性调查结合18个与宁夏小麦主要病害相关的分子标记对这些资源的抗病性及抗病基因分布情况进行评价.结果表明,从阶段I～IV,材料的株高和蛋白质性状呈降低趋势,而穗粒数和粒重呈增加趋势.根据Ci值筛选出11份资源(占总数5％),分别为红兴隆3号、糯麦、新疆小麦、上林小麦、宁春45号、会宁19号、宁春32号、宁春58号、甘春25号、永良15号和小冰33号.抗性调查结果表明,228份资源中分别有181份、220份和83份表现抗条锈病、叶锈病和白粉病.Ci值筛选出的11份资源对条锈病和叶锈病表现出较好的抗性,其中红兴隆3号、上林小麦和小冰33号还兼抗白粉病.此外,18个与抗病基因相关的分子标记在228份资源中表现出不同比例的扩增.总之,基于熵值赋权的DTOPSIS法和小麦主要病害相关分子标记检测可用于国内小麦资源不同育种阶段的评价,筛选出的综合性状优良的小麦资源可作为宁夏小麦育种的候选亲本.

通过田间小区试验,设N0(0 kg·hm-2)、N1(112.5 kg·hm-2)、N2(225 kg·hm-2)、N3(337.5 kg·hm-2)4个施氮水平,研究不同施氮水平下小麦与蚕豆间作对小麦白粉病发生、植株氮含量和氮素累积分配的影响,探讨间作系统氮肥调控下小麦植株氮素含量、氮素累积分配与白粉病发生的关系.结果表明:无论单作还是间作,施氮(N1、N2和N3)均增加了小麦籽粒产量,以N2水平下产量最高,单、间作分别为4146和4679 kg·hm-2;施氮加重了小麦白粉病的发生与危害,N1、N2和N3水平下病害进展曲线下的面积(AUDPC)分别平均增加39.6％ ～55.6％(基于发病率DI)和92.5％ ～217.0％(基于病情指数DSI),病情指数受氮素调控的影响较发病率大;施氮显著提高小麦植株氮含量(8.4％～51.6％)和氮素累积量(19.7％～133.7％),对氮素分配比例无显著影响.与单作相比,间作小麦产量平均增加12.0％;AUDPC(DI)和AUDPC (DSI)分别平均降低11.5％和30.7％,间作对病情指数的控制效果优于发病率.间作显著降低发病盛期小麦氮含量、阶段累积量和叶片中氮素分配比例(降幅6.6％ ～ 12.5％、1.4％ ～6.9％和9.0％ ～ 15.5％).在本研究条件下,兼顾控病效果和产量效应,小麦施氮量不应超过225 kg·hm-2.

樟树(Cinnamomum camphora L.Presl.)是自然界中较少受病原体侵害的优良抗性种质资源.利用生物信息的方法对樟树叶组织转录组数据中NBS类抗病基因进行了鉴定,对其编码的假定蛋白的理化性质、保守基序及系统发生关系等进行分析.结果表明,在樟树叶组织转录组中共找到28个具有完整编码框的NBS类抗病基因,大小在2118-3378 bp之间,编码蛋白等电点在5.35-9.03之间;在NBS区域内鉴定获得8个保守motifs,系统发育树将28个成员分为5个亚组.通过PCR法克隆获得2个RNL类抗病基因全长,分别命名为CcRNL1和CcRNL2,在氨基酸序列水平二者相似性为71％,在多肽N端都具有RPW8-like保守序列,暗示它们可能具有拟南芥RPW8基因所具有的广谱抗白粉病功能.采集感白粉病和正常樟树幼叶进行表达分析,结果显示CcRNL1可被樟树白粉病菌诱导表达,推测其可能参与了响应白粉病菌胁迫反应过程.

在对长尖叶蔷薇和大花香水月季转录组测序的基础上,利用生物信息学方法,从其转录组数据中共获得23条MLO unigenes并对其进行了分析.结果显示它们之间的氨基酸数量、碱基数、分子量差异较小,多数为疏水性蛋白,平均亲水系数为-0.157 ～0.190,富含亮氨酸和丝氨酸.亚细胞定位主要分布于质膜中,包含5～9个跨膜结构;二级结构主要由α-螺旋组成.其中,等电点小于7的仅有1条,2条蛋白具有信号肽.这23条MLO蛋白具有15个长度在15～ 50个氨基酸间的保守基序.它们的系统进化关系分析结果揭示了MLO基因在长尖叶蔷薇与大花香水月季间具有较高的同源性和保守性.将这23条unigenes与来自于月季和拟南芥的MLO基因进行聚类分析,确定了6条可能参与抗白粉病的候选基因,对这6条候选基因进一步分析发现仅有2条unigenes符合MLO型白粉病基因的典型结构特征.最后,通过qRT-PCR试验验证,结果表明:这2条候选基因的相对表达量,在受到白粉病菌侵染后呈积极上调趋势.上述研究结果表明这2条候选基因很可能参与了寄主—白粉病菌的互作过程.