为促进木麻黄生长并解决根际土壤微生物群落结构和功能异常问题,本研究从木麻黄根瘤中筛选出具备固氮(N)、产细胞壁降解酶(蛋白酶和纤维素酶)、产生长素(IAA)、产铁载体、产氨气(NH3)、溶解磷酸盐等多种功能的8株菌株,其中LB08、LB 18、LB 19、LB42、LB46、LB63和LB69为类芽孢杆菌,LQ10为布鲁氏菌.菌液浸种试验显示:8株菌株均对木麻黄幼苗生长具有促进效果,其中菌株LB69显著提高了木麻黄种子萌发率和幼苗活力,增幅分别达19.7％和28.3％;菌株LQ10显著提升了根长和根系活力,增幅分别为48.2％和334.4％;菌株LB18和LB42分别对初期芽长和生物量积累具有最显著的促进效果,增长率分别为22.4％和32.8％.此外,浸种后幼苗多酚氧化酶、超氧化物歧化酶、过氧化物酶等的同工酶谱条带数增多,个别条带增强,酶亚型多样性增加,抗逆能力增强.综上,本文所述8株菌株的添加对植物生长及抗氧化酶活性具有促进效果,有成为生物肥料的潜力.

目的 探究三七(PN)对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)细胞壁的作用及机制.方法 实验分对照组(Control组)和PN组,Control组MRSA未干预,PN组MRSA被2 mg/mLPN干预24 h.酶联免疫吸附试验(ELISA)检测PN对MRSA细胞壁肽聚糖(PGN)和脂磷壁酸(LTA)的影响;透射电镜(TEM)观察MRSA细胞壁厚度;转录组测序技术(RNA-Seq)筛选PN干预MRSA的药效相关基因,通过基因本体(GO)与京都基因与基因组百科全书(KEGG)对其进行富集分析;实时荧光定量PCR技术验证PN干预MRSA的细胞壁相关基因.结果 与Control组比较,PN组PGN、LTA降低(P<0.05);PN组处于分裂期的细菌数量增多,体积变大,细菌分裂隔膜模糊,细胞壁厚度薄(P<0.05).2组间有552个差异基因,相较于Control组,PN组285个基因上调、267个基因下调;差异基因涉及的生物过程(BP)主要富集在氧化还原、前体代谢产物和能量产生、细胞氨基酸分解代谢、有氧呼吸过程,细胞组分(CC)主要富集在细胞解剖实体、细胞器官、非膜界细胞器,分子功能(MF)主要富集在氧化还原酶活性、结构分子活性、电子转移活性;差异基因共富集85条信号通路,其中包括脂肪酸、赖氨酸降解;差异基因MraY、MurD、MurC、FemA、FemB、sgtB与MRSA细胞壁相关.与Control组比较,PN组MraY、MurD、FemA、FemB表达降低(P<0.05),MurC、sgtB表达升高(P<0.05).结论 PN可抑制MRSA细胞壁,与降低细胞壁相关基因表达和促进脂肪酸、赖氨酸降解等有关.

植食性昆虫与寄主植物在长期协同进化的历程中,两者逐渐演化出丰富多样的防御与反防御机制,其中在植食性昆虫适应植物防御的过程中,唾液腺分泌物起到关键性的作用.本研究从宏观与微观两个层面,揭示植食性昆虫如何利用唾液腺以适应寄主植物防御的作用机理.回顾了昆虫唾液腺分泌物通过干预植物气孔的动态变化、适应植物细胞壁、降解植物防御性化合物等方式调控寄主植物防御的研究进展,探讨了昆虫唾液效应因子以干扰植物早期免疫信号通路、调节植物激素信号通路、与植物免疫蛋白互作等形式应对植物防御反应的内在分子机制.同时,本文依据CRISPR/Cas9、植物介导的RNAi、纳米材料介导的RNAi等新技术的发展,对基于昆虫效应因子开发的虫害防控技术的发展空间进行分析,以期为作物抗性的提高以及害虫综合治理能力的提升提供理论依据与实践指导.

目的 选取3种海洋赤潮甲藻为研究对象,从广西涠洲岛海域来源细菌中筛选出高效溶藻的菌株,研究菌株的溶藻效果和初步作用机制,为开展赤潮的防治工作奠定基础.方法 采用细菌发酵液与甲藻共培养来测定菌株的溶藻活性,检测藻细胞中丙二醛和抗氧化相关酶系统的响应规律,分析甲藻胞外溶解性有机物组成,并通过KEGG和CAZy数据库预测目标菌株合成溶藻物质的能力.结果 从24株细菌中筛选到15株对至少一种甲藻表现出溶藻活性的菌株,总阳性率为62.5％,菌株M026对3种甲藻均表现出显著的溶藻效果.添加10％的M026发酵无菌滤液,共培养3d后,3种甲藻细胞死亡率均高达95.0％.生理生化响应表明,在M026发酵无菌滤液胁迫下,甲藻细胞膜脂过氧化损伤严重,3种抗氧化相关酶(SOD、CAT和APX)活性先增加后下降,且三维荧光光谱检测到藻细胞内溶产物为类富里酸和类蛋白类物质.通过全基因组分析,菌株M026含有溶藻活性的次级代谢产物生物合成基因,及多种降解植物细胞壁的酶.结论 菌株M026可作为微生物溶藻菌剂的候选菌株.

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.

为探究抗、感品种棉花根系分泌物对尖孢镰刀菌生长及基因表达的影响,以棉花感病品种新海 14 号(XH-14)和抗病品种新海 41 号(XH-41)为材料,将棉花根系分泌物与尖孢镰刀菌(F327)共培养,观察尖孢镰刀菌的生长;取培养 0、6、12、24 和 48 h样本,进行RNA-seq.结果表明,与XH-41 根系分泌物处理的菌落相比,XH-14 根系分泌物处理的菌落生长速率快、孢子萌发率高、产孢量显著增加.GO(gene ontology)分析发现,XH-14 根系分泌物处理的差异表达基因(differentialy expressed genes,DEGs)主要富集在氨基酸转运、脂肪酸生物合成过程、膜的组成部分、离子通道活性;XH-41 根系分泌物处理的DEGs主要富集在跨膜转运、三羧酸循环、膜的组成部分、ATP酶活性.KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)分析发现,XH-14根系分泌物处理的DEGs主要富集在TCA循环、类胡萝卜素生物合成、谷胱甘肽代谢、核黄素代谢等代谢通路;XH-41 根系分泌物处理的主要DEGs富集在碳代谢、其他聚糖降解、脂肪酸代谢、ABC运输工具等代谢通路.综合分析结果,获得 24 个与细胞壁降解酶相关的基因,其中感病品种棉花根系分泌物处理 6 h下"水解酶活性、水解O-糖基化合物"基因富集数目最多.研究结果为筛选棉花枯萎病菌潜在的关键致病基因奠定基础,为棉花枯萎病的防控提供理论依据.

芥子油苷是一类含氮、硫的植物次生代谢物质,它与其水解酶黑芥子酶共同组成了十字花目植物特有的防御系统.黑芥子酶和芥子油苷分别储藏在植物的不同细胞或同一细胞的不同区域.当植物受到机械损伤或病虫侵袭时,底物和酶接触,芥子油苷被降解成多种具有生物活性的物质.这些降解产物可对昆虫及病原菌表现出较强的毒害作用,也有可能作为信号分子启动植物其它防御机制,如气孔的关闭、细胞程序性死亡及细胞壁胼胝质累积等.本文对近年来黑芥子酶防御系统的最新研究成果进行了综述,介绍了芥子油苷和黑芥子酶的合成及分布、芥子油苷降解产物的多样性、芥子油苷-黑芥子酶系统对昆虫和病原菌的防御作用和防御机制及芥子油苷的代谢与初生代谢的关系,并对目前该领域研究中存在的问题和研究趋势进行了讨论.

以黄独微型块茎为材料,进行了4℃低温离体保存,并对其进行了转录组分析.结果表明:原始数据进行质量预处理后,对照组(Con25)和处理组(Con4)的reads有效比分别为98.67％和98.69％;对拼接序列去重复后最终得到了219 792个长度大于200bp的transcripts(177 Mb)和161066个Unigenes (99 Mb);Unigenes的NR注释数目最多的10个物种分别为出芽短梗霉EXF-150、葡萄、可可、水稻粳稻组、无油樟、谷子、出芽短梗霉变种nami-biae CBS 147.97、麻疯树、短至生黑醋杆菌CBS 110374和无花果拟盘多毛孢w106-1;样本注释基因最多的5个KOG是一般的功能预测、信号转导机制、翻译后修饰和蛋白质周转以及伴侣、翻译和核糖体结构和生物合成、能源生产和转换;样本KEGG注释Unigenes最多的5个pathway分别为碳代谢、氨基酸生物合成、糖酵解途径、淀粉蔗糖代谢和丙酮酸代谢.注释到的Unigenes个数为26006,注释到的不同酶数为1 177,映射到的不同pathway数为327;样本基因的功能在Biological Process分类中主要聚集于cellular process和metabiolic process,在Cellular Component分类中主要聚集于cell和cell part,在Molecular Function分类中主要聚集于binding和catalytic activity;在黄独微型块茎低温离体保存中,共获得164 145个差异表达基因,其中有63 305个基因表达上调,有100 840个基因表达下调;差异表达基因部分极其显著的GO term有液泡继承、单链断裂修复、纺锤体伸长、麦芽糖分解代谢过程、甘露糖基转移酶的活性、甘露糖磷酸转移酶活性、细胞壁甘露糖蛋白的生物合成过程、G1期细胞有丝分裂周期早期细胞芽和有丝分裂纺锤体定位的建立;差异表达基因部分极其显著的pathway有原发性胆汁酸的生物合成、类固醇激素的合成、氯代环己烷和氯苯降解、双酚A降解、氟苯甲酸降解、糖胺聚糖合成硫酸软骨素、糖胺聚糖合成硫酸乙酰肝素、甲苯降解、萘的降解和核黄素代谢.本实验结果可为黄独微型块茎的种质保存和后续萌发提供理论依据.

[背景]玉米纹枯病逐渐发展为制约我国玉米持续增产的主要病害,有效霉素A与生防菌木霉均对纹枯病菌具有抗性,但二者各有优缺点.[目的]研究有效霉素A与木霉菌协同作用的可行性,提高对玉米纹枯病的防治水平,实现抗生素类化学农药的减量使用,提高生态环境安全性.[方法]测定有效霉素A处理后的棘孢木霉GDSF1009的细胞壁降解酶及防御反应相关酶活性,烟草叶片验证活性氧及过敏性反应.利用转录组及气相色谱-飞行时间质谱联用分析有效霉素A对GDSF1009基因表达差异及生长代谢的影响,并进行叶片及平皿协同抑菌实验.[结果]有效霉素A对棘孢木霉GDSF1009的几丁质酶、纤维素酶及木聚糖酶的活性无影响,有效霉素A未进入到棘孢木霉菌细胞内.在转录组水平,有效霉素A处理木霉24h和48 h后,与对照相比,差异基因所占比例分别为8.932％和6.779％,有效霉素A对GDSF1009相关的糖类及脂类代谢没有显著影响,仅对氨基酸代谢相关的基因有一些影响,这些基因并不会造成氨基酸代谢的大量变化.同时验证了在二者联合使用时,可以显著地提高玉米纹枯病的防治效果.[结论]有效霉素A对棘孢木霉菌的初生代谢系统是比较安全的,二者协同作用的抗病效果显著高于单因子作用.

天麻Gastrodia elata种子细小而无胚乳,自然条件下需要石斛小菇Mycena dendrobii等真菌共生来完成种子萌发和生长.为了探讨天麻种子接菌萌发过程中的基因表达变化,本研究利用高通量RNA测序技术,对共生真菌石斛小菇、天麻成熟种子以及接菌萌发后的天麻原球茎进行比较分析,共获得42 263条注释unigenes,并筛选到5 409条差异表达基因.GO分析表明,差异表达基因主要参与代谢、离子结合等生物学通路中.KEGG功能富集分析结果表明,差异基因参与了植物激素信号传导、碳代谢、苯丙素生物合成、淀粉与蔗糖代谢以及氨基酸生物合成中.真菌和植物细胞壁多糖经降解产生的寡糖激发子,可以诱导宿主产生多种防御反应,参与到宿主与真菌互作中.在共生萌发过程中,真菌细胞壁降解相关基因的表达显著提高,如几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶基因表达甚至上调了20倍之多.此外,植物细胞壁木聚糖酶和果胶酶基因表达显著升高.这类基因表达可释放寡糖激发子,在天麻种子对石斛小菇的防御过程中起到重要的作用.本文全面分析天麻种子接菌萌发前后基因表达变化,为进一步研究天麻重要功能基因的功能鉴定提供基础.