[目的]镰刀菌根腐病是世界范围内大豆生产上最具破坏性的土传病害之一,为获得对禾谷镰刀菌Fusarium graminearum具有较好拮抗效果的生防菌株.[方法]从健康大豆根际土壤分离细菌,平板对峙法筛选拮抗菌株,通过形态观察、生理生化特性、胞外酶活性及促生特性对菌株进行鉴定分析,采用盆栽试验进一步测定菌株生防及促生效果.[结果]筛选出的 4 株芽孢杆菌和 1 株假单胞杆菌对F.graminearum的抑菌率均达到 60%以上,对F.oxysporum,F.solani,F.longifundum以及 F.equiseti也均有一定的抑制作用,其发酵液及挥发代谢物均会影响F.graminearum的生长.5 株拮抗菌具有产蛋白酶、纤维素酶以及葡聚糖酶的活性,解磷、解钾、固氮以及产铁载体的能力.综合以上测试结果,菌株 20-8 具有较强的抑菌及大豆促生效果.根据形态特征及 16S rRNA序列分析,将菌株 20-8 鉴定为暹罗芽孢杆菌(Bacillus siamensis).该菌株的发酵上清液可以破坏F.graminearum菌丝体结构,无细胞发酵上清液可以显著抑制孢子萌发.室内盆栽防效测定结果表明,20-8 的稀释发酵液对F.graminearum引起大豆根腐病的防效可达 46.08%,并且促进大豆植株生长.[结论]筛选鉴定的暹罗芽孢杆菌 20-8 具有解磷、解钾、固氮以及产铁载体及多种胞外酶功能,其稀释发酵液具有较强的抗真菌活性及大豆促生能力,菌株 20-8 可以用于防治F.graminearum引起的大豆根腐病.

镰刀菌(Fusarium spp.)和根结线虫(Meloidogyne spp.)都是植物的重要病原物,这两种病原物在寄主植物中存在着非常复杂的互作关系,可导致严重的植物土传病害.为探寻对番茄根结线虫病害具有高效防治作用的优良菌株,本研究以禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)为靶标病菌,采用平板稀释涂布法从多年种植番茄的设施大棚土壤中分离和筛选到一株抑菌效果较好的生防细菌菌株TMQ-KSL-1,根据形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因测序对该菌株进行鉴定;测定不同浓度的发酵液及发酵上清液对根结线虫卵孵化率以及根结线虫二龄幼虫死亡率的影响,通过盆栽实验分析其发酵液对根结线虫病害的防治效果.结果表明,菌株TMQ-KSL-1具有较强的杀线虫活性,其发酵液和发酵上清液处理48 h线虫卵孵化抑制率分别为94.76％和90.72％;处理24 h番茄根结线虫二龄幼虫的校正死亡率分别为100％和97.37％;菌株TMQ-KSL-1发酵液100倍稀释液、200倍稀释液对番茄根结线虫病害防治效果分别为59.54％和12.14％,且100倍液处理防效与阿维菌素500倍液处理防效(61.56％)相当;地下鲜重分别提高了 90.95％、19.65％.因此,菌株TMQ-KSL-1具有防控番茄根结线虫病害的能力,具有市场开发应用前景.

采用硅胶、大孔树脂、葡聚糖凝胶、MCI树脂、薄层色谱以及高效液相色谱等色谱分离方法,从鱼腥草(Hout-tuynia cordata)地上部分95％乙醇提取物的乙酸乙酯萃取部位分离得到10个化合物.运用质谱、核磁共振等波谱技术和文献对比法鉴定了其结构,分别鉴定为去氢催吐萝芙木醇(1)、5,6-环氧-3-羟基-β-紫罗兰酮(2)、黑麦草内酯(3)、pubinernoid A(4)、槲皮苷(5)、槲皮素(6)、阿福豆苷(7)、4-甲氧基苯-1,2-二醇(8)、4-羟基苯甲醛(9)、苯甲酸(10).化合物1～4为首次从鱼腥草中分离得到的降碳倍半萜.对所有化合物进行了抗植物病原菌活性筛选,结果显示:在40 mg/mL浓度下,化合物5～7对禾谷镰刀菌、褐枝孢菌、番茄灰霉病菌、瓜类球腔菌和棉花枯萎病菌抑菌率介于38％～50％之间.

由剪接体催化的前体 mRNA 剪接是一个重要的生物过程.Prp4 作为剪接体组分中唯一的蛋白激酶,在剪接体的组装及激活过程中发挥关键作用.禾谷镰刀菌的 Fgprp4 突变体生长缺陷严重,易角变.本研究以 251 株Fgprp4突变体的角变子为着入点,鉴定了U5 蛋白FgSnu114 上的4 个角突变位点.通过对角变子和模拟角变子(FgSNU114引入角突变并敲除FgPRP4的突变体)的表型比较验证了角突变D222N和ΔK695,明确FgPrp4和FgSnu114间的遗传互作.RNA-Seq分析发现角变子 S172 中约有 23%的内含子具有剪接缺陷,解释了其有性生殖和侵染小麦的缺陷.进一步的磷酸化位点鉴定和模拟磷酸化实验证明 FgSnu114 的 S451 位点可能不是 FgPrp4 的磷酸化位点或关键磷酸化位点.本研究首次探讨了Prp4 与Snu114 之间的关系,有助于今后进一步揭示禾谷镰刀菌前体mRNA剪接的调控机制.

稻巨座壳引起的稻瘟病是一种重要的农作物真菌病害,该病害的发生和流行限制了水稻的产量,威胁全球粮食安全.细胞凋亡和自噬在稻巨座壳的致病性中起重要作用,抗细胞凋亡的存活因子 Svf1 在禾谷镰刀菌和核盘菌中被报道与致病力相关,但是其在稻巨座壳中的详细功能却并未见报道.本研究对MoSvf1进行序列分析,发现Svf1在真菌中高度保守.对其进行基因敲除并观察表型,发现 Mosvf1 突变体菌落生长减慢,菌丝形态异常,但其产孢量相比野生型有显著性增多.说明MoSvf1 正调控稻巨座壳的营养生长,负调控孢子的形成.Mosvf1 突变体的附着胞形成和致病力无可见缺陷.为进一步完善MoSvf1 的互作调控网络,我们通过IP-MS的方法鉴定MoSvf1 的互作蛋白,发现其中包含多个与胞内信号传导及细胞凋亡有关的蛋白.对 MoSvf1 互作蛋白的分析有助于进一步揭示MoSvf1 的调控模式和作用途径,为阐明稻巨座壳的生长和凋亡打下重要基础.

甲硫氨酸在真菌、细菌和植物的生物学过程中起着重要作用.禾谷镰刀菌 Fusarium graminearum的FgMETB基因编码一个胱硫醚γ-合成酶,是甲硫氨酸合成所必需的.本研究利用同源重组的方法,在尖孢镰刀菌古巴专化型 4 号生理小种 Fusarium oxysporum f.sp.cubense race 4(Foc4)获得了 FgMETB 同源基因 FoMETB 的敲除突变体菌株;与野生型菌株相比,突变体菌株ΔFoMETB 在以SO42-为唯一硫源的基本培养基(minimal medium)上不能生长.1 mmol/L甲硫氨酸的添加恢复了突变体菌株 ΔFoMETB 的生长,但半胱氨酸的添加不能恢复该缺失突变体的生长,说明FoMETB的敲除阻遏了Foc4 半胱氨酸转化甲硫氨酸的通路.此外,ΔFoMETB的气生菌丝和菌丝干重明显减少、分枝增多、产孢量显著降低、疏水性缺失和对巴西蕉组培苗的致病性显著减弱.由此表明,FoMETB参与调控尖孢镰刀菌古巴专化型的生理特性和致病性,甲硫氨酸合成途径的关键合酶FoMETB有望成为新的抗真菌药物靶标.

目前关于油茶多酚对植物病原真菌抑制作用的报道十分匮乏.本文通过分析不同条件下油茶叶多酚的提取率,确定了最佳的提取条件;分析了不同浓度多酚对常见植物病原真菌的抑制效果并对抑菌机理进行了初步研究.研究结果表明:1∶30的液料比、60％的乙醇浓度、60 min的超声波处理后,多酚提取率最高,达14.01％.每克油茶叶中加入0.80 gβ-环糊精,可使多酚提取率提升至22.92％.10％的多酚对新月弯孢霉、假禾谷镰刀菌、链格孢、草莓多主棒孢霉、大丽轮枝菌、葡萄座腔菌、尖孢镰孢菌苦瓜专化型具有一定的抑制作用,对大丽轮枝菌的抑制率高达78.52％.多酚处理对植物病原真菌体内的可溶性蛋白的代谢过程产生了较大的影响,这是植物病原真菌对化学胁迫适应过程的一种自我调节方式.本研究结果为油茶的综合开发以及植物病害的绿色防控提供了理论依据.

研究从白花前胡中分离具有良好生物活性的菌株,为挖掘新的菌种资源和先导化合物提供基础.采用组织块分离法分离内生真菌,使用麦芽汁培养基进行菌株液体发酵,发酵液经乙酸乙酯萃取并浓缩后获得发酵粗提物.采用管碟法测定粗提物对金黄色葡萄球菌、肠炎沙门氏菌、铜绿假单胞菌和大肠埃希氏菌 4 种细菌,以及禾谷镰刀菌、大丽轮枝菌、灰葡萄孢霉和白色念珠菌 4 种真菌的抑菌活性;采用MTT法测定粗提物对人肺癌细胞A549和人乳腺癌细胞MDA-MB-231 的细胞毒活性.采用形态观察结合核糖体转录间隔区序列(rDNA-ITS)对活性最好的 1 株真菌进行菌种鉴定并对其次级代谢产物进行分离纯化和鉴定.结果共分离获得 7 株内生真菌,其中有 4 株菌bhqh-2、3、5、7 具有较好的生物活性,其粗提物对所有供试菌均具有抑制作用,对两种癌细胞的抑制率均达到95%以上.经鉴定,bhqh-2菌株为棒曲霉菌株,从其发酵粗提物中分离纯化得到 6 个已知化合物.总之,白花前胡内生真菌的部分菌株表现出较好的生物活性,为其内生菌生物活性及代谢产物的研究提供依据.

枯草芽孢杆菌BBs-27 从药用植物石豆兰中分离,对黄色镰刀菌(Fusarium culmorum)具较强抑菌活性.为进一步掌握发酵液中抑菌成分及抑菌机制,对发酵液耐酸碱、紫外照射、酶解等特性进行研究,在此基础上,借助LC-MS技术对发酵液中脂肽类型进行鉴定,并从形态、生理和转录组 3 个层面上分析抑菌机制.结果表明,发酵液pH=6 时抑菌活性最强,pH<4 或>10 时活性明显降低.超过 10 min紫外照射活性显著降低.易被其他 3 种蛋白酶水解,但对胃蛋白酶不敏感,推测抑菌物是以脂肽类为主且包含少量蛋白质,LC-MS分析证实,抗菌肽主要是伊枯草菌素和丰原素两大类.SEM结果显示,脂肽处理下菌丝卷曲、畸形、异常膨大.脂肽对菌丝体内SOD、POD、CAT及可溶性蛋白、可溶性糖均有显著影响,5 项生理指标均与抑菌率极显著相关.以禾谷镰刀菌基因组为参照组装,样品中Q20＞96%,Q30＞91%,GC含量在 52.27%-52.87%,比对率＞78%.共筛选出 712 个DEGs,包括 393 个上调基因和 319 个下调基因.Go功能注释分类显示,712 个DEGs主要涉及到 6 个生物学过程、11 个细胞组分和 12 个分子功能.KEEG分析显示,DEGs显著富集在碳水化合物、脂、氨基酸、辅助因子和维生素代谢等途径,筛选出了重要的脂肽响应基因GAO、CHS3、MPG1、FGSG_02016、IPDH、ODC,它们通过干扰细胞壁、细胞膜、氨基酸、抗氧化酶的正常合成来影响菌体生长.该结果为进一步开发和利用安全微生物农药奠定理论基础.

禾谷镰刀菌是感染小麦、玉米等主要粮食作物的一种重要的病原真菌,在引发严重小麦赤霉病害的同时,可分泌产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON),污染食品后不易被清除,严重威胁人和动物的健康.禾谷镰刀菌产DON的生物合成路径及分子调控机制一直是国内外的研究热点、焦点和难点,也是防控DON的基础.本文综述了禾谷镰刀菌DON生物合成过程中涉及产毒基因簇TRI的各个基因、编码蛋白及其生物学功能,以及目前对禾谷镰刀菌中对呕吐毒素生物合成调控机制的研究进展.这些基础信息将直接为安全控制主要粮食及其制品中真菌毒素污染提供有价值的参考资料.