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    1. 转录因子NbMYB1R1通过促进活性氧积累抑制病毒侵染
    姜兴林, 于连伟, 付涵, 艾妞, 崔荧钧, 李好海, 夏子豪, 袁虹霞, 李洪连, 杨雪, 施艳
    2024, 57 (8): 1490-1505.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.08.006
    摘要6)   HTML1)    PDF (5329KB)(1)    收藏

    【背景】黄瓜绿斑驳花叶病毒(cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV)是我国重要的检疫性植物病毒,严重降低了世界范围内蔬菜以及瓜类的产量。MYB蛋白家族庞大,功能多样,存在于所有真核生物中。大多数MYB作为转录因子控制植物的发育和代谢,并对植物应对生物和非生物胁迫反应起重要的调控作用。前期研究显示CGMMV侵染后可以显著上调寄主转录因子基因NbMYB1R1的表达。【目的】明确NbMYB1R1参与CGMMV侵染的机制,为CGMMV病害防控提供理论依据。【方法】运用MEGA 7.0构建系统进化树,对NbMYB1R1的氨基酸序列进行系统进化分析;通过构建NbMYB1R1的荧光表达载体,转化GV3101农杆菌后浸润本氏烟叶片,激光共聚焦显微镜观察其亚细胞定位;利用qRT-PCR技术分析NbMYB1R1在CGMMV侵染不同时期的转录水平及NbMYB1R1沉默烟草植株中活性氧(reactive oxygen species,ROS)相关基因的转录变化;通过沉默NbMYB1R1及下游调控基因NbAOX1aNbAOX1b,分析NbMYB1R1及下游调控基因NbAOX1aNbAOX1b在CGMMV侵染过程中的作用;瞬时过表达NbMYB1R1和NbMYB1R1关键氨基酸突变体,分析NbMYB1R1对CGMMV侵染的影响;使用台盼蓝染色以及DAB染色观察瞬时过表达NbMYB1R1造成的细胞死亡是否与程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD)以及ROS的积累有关;运用酵母双杂交技术验证NbMYB1R1是否与CGMMV相关蛋白互作。【结果】系统进化树分析表明,NbMYB1R1属于1R MYB大类并与多种烟草的MYB转录因子同源性极高;亚细胞定位结果显示NbMYB1R1定位于细胞核;在CGMMV侵染的烟草植株中,NbMYB1R1的转录水平对比健康植株有明显变化,在CGMMV侵染8、12 d时NbMYB1R1的转录水平显著上调;在沉默内源基因NbMYB1R1的植株上接种CGMMV,3 d后NbMYB1R1沉默植株系统叶出现斑驳、卷曲症状,而对照植株在3.5 d时才出现症状;同时CGMMV CP mRNA水平和蛋白水平检测结果也表明沉默NbMYB1R1可以有效促进CGMMV的积累;在本氏烟叶片瞬时过表达NbMYB1R1及其突变体3 d时检测CGMMV蛋白水平表达量,结果显示过表达NbMYB1R1可以有效抑制CGMMV的侵染,DNA结合结构域缺失后会减轻NbMYB1R1对CGMMV的抑制;台盼蓝和DAB染色结果表明,在瞬时过表达NbMYB1R1蛋白后导致ROS积累并引起细胞死亡;在沉默内源基因NbMYB1R1的植株叶片上检测ROS相关基因的转录水平,发现交替氧化酶基因AOX1aAOX1b转录水平显著上调;在沉默内源基因NbAOX1aNbAOX1b的植株上接种CGMMV,4 d后NbAOX1aNbAOX1b沉默植株系统叶出现斑驳、卷曲症状,而对照植株在3.5 d时就出现症状;同时CGMMV CP mRNA水平和蛋白水平检测结果也表明沉默NbAOX1aNbAOX1b可以有效抑制CGMMV的积累;酵母双杂交结果显示NbMYB1R1不与CGMMV编码蛋白直接相互作用。【结论】随着CGMMV侵染,防御相关基因NbMYB1R1表达上调,从而抑制下游基因AOX1aAOX1b的表达并激活细胞内产生ROS抑制病毒侵染,但NbMYB1R1不是通过与CGMMV病毒蛋白直接互作而产生此作用。由此可见,NbMYB1R1在CGMMV侵染过程中发挥了重要作用。

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    2. 马铃薯主栽品种抗马铃薯金线虫鉴定及抗性分子标记检测
    黄立强, 江如, 朱波汁, 彭焕, 许翀, 宋家雄, 陈敏, 李永青, 黄文坤, 彭德良
    2024, 57 (8): 1506-1516.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.08.007
    摘要6)   HTML1)    PDF (1441KB)(1)    收藏

    【目的】马铃薯金线虫(Globodera rostochiensis)是国际公认的重要检疫性有害生物,目前已在云南、贵州、四川3省7县(市)发生危害,产区内多个种薯基地受到传播威胁。通过西南地区马铃薯主栽品种对马铃薯金线虫的抗性鉴定、分子标记检测及田间抗性评价,明确已知抗病基因的分布情况,为该地区马铃薯金线虫应急防控、抗病品种合理布局和良种推广提供依据。【方法】利用云南马铃薯金线虫群体对15份马铃薯主栽品种进行室内盆栽接种,计算最终单株孢囊数和相对感病性,根据抗性等级划分标准进行抗性评价;同时利用57R和TG689分子标记鉴定抗马铃薯金线虫H1,以β-胡萝卜素羟化酶基因的BCH分子标记为对照;并于2020年和2021年在云南省昭通市开展两年度的田间试验,在播种前和收获后分别采集土壤样品并分离孢囊,计算播种前初始群体密度(Pi)、最终群体密度(Pf)及平均繁殖系数(Pf/Pi)。马铃薯现蕾至始花期测定株高,收获时测定产量。【结果】15个马铃薯主栽品种中的云薯505、宣薯5号、会薯15号、会薯19号以及云薯304共5个品种为高抗品种,马铃薯金线虫基本不能在这些品种上繁殖;丽薯6号、宣薯6号为中感品种;其余8个为高感品种,尤其是会-2、丽薯15号以及宣薯8号的平均繁殖系数高于感病对照品种会薯16号(Pf/Pi=17.15)。两个H1基因鉴定分子标记结果大致相同,5个马铃薯品种,即云薯505、宣薯5号、会薯15号、云薯304和宣薯6号含H1。马铃薯金线虫的繁殖系数在田间抗/感马铃薯品种上具有显著性差异,抗性等级为9的高抗品种田间平均繁殖系数在2021年(0.04—0.12)和2022年(0.05—0.14)均<1.00,表明高抗品种种植后线虫田间群体密度有一定程度的降低。高感品种平均繁殖系数在2021年(1.18—2.75)和2022年(1.76—3.24)均>1.00,高感品种种植后田间线虫种群数量增加。不同品种间株高和产量差异显著(P<0.05),5个高抗品种株高的均值在两年间均显著高于8个高感品种。宣薯5号、会薯15号和会薯19号产量最高,两年度分别为51.67—56.48和33.28—40.57 t·hm-2,会-2产量最低。【结论】西南混作区主栽马铃薯高抗品种对马铃薯金线虫具有优良抗性,主要携带H1抗病基因且能够显著减少田间马铃薯金线虫群体密度。高抗品种中宣薯5号、会薯15号和会薯19号为高产抗病良种,云薯304为富锌薯片加工型品种。亟待根据马铃薯金线虫的发生分布,进一步有针对性地扩大对主栽品种抗性水平的鉴定。

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    3. 玉米ACO基因家族生物信息学及表达模式分析
    王程泽, 张燕, 付伟, 贾京哲, 董金皋, 申珅, 郝志敏
    2024, 57 (7): 1308-1318.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.008
    摘要80)   HTML11)    PDF (1712KB)(83)    收藏

    【目的】对玉米1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶ACO基因家族进行全基因组鉴定,分析其在玉米不同器官和不同发育时期以及响应外源激素和病菌侵染中的表达模式,为明确玉米ACO基因家族功能打下基础。【方法】利用生物信息学方法,在玉米B73自交系基因组中鉴定ACO,对其基因结构、蛋白质理化性质、家族成员间的亲缘关系以及保守基序进行分析,利用实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qRT-PCR)技术分析ZmACO基因家族的表达模式。【结果】除ZmACO11外,ZmACO家族成员均具有Fe2+离子结合位点和底物抗坏血酸结合位点。系统发育分析显示,ZmACO2ScACO在同一分支,亲缘关系较近,Bootstrap值达98。基因表达分析表明,ZmACO259、15、2035在各发育时期均活跃表达,且在叶片中呈优势表达,因此选择上述6个基因进行下一步检测。喷施乙烯利后,上述6个基因的表达均有所波动,其中ZmACO2的表达量受影响较大,变化幅度在8倍左右。在乙烯利处理的0—24 h内这6个基因的表达量存在波动,但在处理后24 h,6个基因的表达量均接近0。水杨酸处理后,ZmACO5的表达量受影响较大,变化倍数在2倍左右。其他基因的表达量在处理后24 h均接近0。ZmACO935在3—12 h的表达量存在波动,ZmACO21520表达量呈下调趋势。在响应生物胁迫方面,接种玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)后,ZmACO5、9的表达量变化幅度最大,在接种后第10天,这两个基因的表达量分别升至对照组的50和60倍。接种玉米小斑病菌(Cochlibolus heterostrophus)后,ZmACO5的表达量变化幅度较大,变化倍数在40—90倍。接种立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)后,ZmACO535表达量变化幅度最大,在病菌接种的第3天达到200倍。【结论】ZmACO252035在玉米生长发育过程中表达变化最活跃;施加外源乙烯利和水杨酸可以对ZmACO的表达水平造成显著影响。病菌侵染玉米后ZmACO的表达水平产生显著变化,与生物胁迫应答关系密切。

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    4. 拮抗青枯雷尔氏菌的放线菌筛选及其防病作用
    廖鑫琳, 郭鑫, 杨季学, 邵嘉朱, 袁歆瑜, 胡佳燕, 陈晓晓, 蒋冬花
    2024, 57 (7): 1319-1334.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.07.009
    摘要47)   HTML5)    PDF (5172KB)(52)    收藏

    【目的】青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的青枯病是烟草的主要病害。本研究从不同生境的土壤中筛选出对青枯雷尔氏菌有较强拮抗作用的放线菌,探究其对青枯雷尔氏菌的生理特征影响以及对烟草青枯病的防治效果,为进一步开发防病微生物菌剂提供理论依据。【方法】利用共培养法和牛津杯法筛出目标放线菌后,通过形态学研究、生理生化试验和多基因系统发育分析对目标菌株进行菌种鉴定。通过96孔板法测定目标放线菌粗浸膏对青枯雷尔氏菌的最低抑菌浓度(MIC)。粗浸膏对青枯雷尔氏菌处理后,检测青枯雷尔氏菌的生长动态变化,并用扫描电子显微镜观察其形态的变化;通过测定β-半乳糖苷酶活性和碘化丙啶(PI)荧光试验以及傅里叶变换红外光谱观察对细胞膜通透性和膜成分的影响;通过测定胞外多糖(EPS)、胞内活性氧(ROS)等探究目标放线菌株对青枯雷尔氏菌的影响。并通过盆栽试验测定目标放线菌株对烟草青枯病的防治效果。【结果】根据形态特征、生理生化试验结果和测序结果,将筛选得到的目标放线菌Sa-21菌株鉴定为雷帕链霉菌(Streptomyces rapamycinicus),对青枯雷尔氏菌的抑菌圈直径达47.9 mm。Sa-21菌株粗浸膏抑制青枯雷尔氏菌的最低抑菌浓度为0.5 μg·mL-1,对菌体增殖也有明显的抑制作用,并且试验范围内随着粗浸膏浓度的升高抑制作用增强。扫描电子显微镜观察到粗浸膏处理后的青枯雷尔氏菌菌体结构发生改变,导致菌体出现穿孔和皱缩等现象,试验范围内随着粗浸膏浓度的升高,破裂菌体数量增加,皱缩程度增强,并且粗浸膏处理后,碘化丙啶可以穿过细胞膜与胞内物质结合发出荧光,且β-半乳糖苷酶活性显著增加,说明处理后的青枯雷尔氏菌细胞膜通透性提高。进一步研究发现,粗浸膏处理可导致青枯雷尔氏菌胞内活性氧积累,胞外多糖产量下降,说明对细胞膜造成了一定程度的损伤。盆栽防病试验表明,先接种病原菌后喷施发酵滤液10倍稀释液的处理对烟草青枯病的相对防治效果为67.61%,而先喷施发酵滤液10倍稀释液再接种的处理对烟草青枯病的相对防治效果为85.89%。【结论】链霉菌Sa-21能抑制青枯雷尔氏菌菌体增殖、破坏细胞膜结构,对烟草青枯病有较好的防治效果,具有一定的开发潜力和应用价值。

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    5. 自噬相关基因FpAtg3参与假禾谷镰孢的生长和致病
    董在芳, 丁腾腾, 单艺轩, 李洪连, 陈琳琳, 邢小萍
    2024, 57 (6): 1080-1090.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.06.005
    摘要120)   HTML5)    PDF (3099KB)(98)    收藏

    【背景】 假禾谷镰孢(Fusarium pseudograminearum)引起的小麦茎基腐病是我国小麦生产上的新病害。自噬是真核生物中普遍发生的细胞过程,调控多种植物病原真菌的生长发育和侵染,但其在假禾谷镰孢中的作用还不明确。【目的】 明确假禾谷镰孢自噬相关基因FpAtg3在该病菌生长和致病中的作用,解析假禾谷镰孢致病机理,为小麦茎基腐病科学防控提供理论依据。【方法】 从NCBI数据库中下载主要真菌的Atg3氨基酸序列,利用MEGA5.05构建系统进化树。利用Split-PCR策略构建FpAtg3基因敲除盒,经PEG介导的原生质体转化导入假禾谷镰孢野生型菌株中。利用潮霉素抗性筛选阳性转化子,并经PCR检测获得FpAtg3基因缺失突变体(ΔFpAtg3)。构建pKNTG-FpAtg3重组载体,导入ΔFpAtg3菌株,利用FpAtg3自身启动子启动FpAtg3的转录,以获得FpAtg3缺失突变体的回补菌株。利用假禾谷镰孢营养生长的培养基PDA、CM和MM测定菌丝生长速率和菌落形态;PDA培养基上测定菌丝形态和菌丝融合率;CMC培养液中测定分生孢子的产量及形态;皮氏培养基上测定孢子融合芽管调控的融合率。将假禾谷镰孢的菌丝块接种小麦胚芽鞘和大麦叶片测定病原菌的致病力,采用盆栽试验测定假禾谷镰孢引起的小麦茎基腐病。在PDA培养基中分别加入刚果红、SDS和过氧化氢测定假禾谷镰孢对细胞壁、细胞膜和氧化胁迫的耐受性。【结果】 细胞自噬相关蛋白Atg3在真菌中非常保守,且与生物进化的方向一致,假禾谷镰孢FpAtg3与禾谷镰孢和尖镰孢的Atg3同源性最高。获得了FpAtg3基因缺失突变体和回补菌株,表型测定结果显示,与假禾谷镰孢野生型和回补菌株相比,ΔFpAtg3在营养培养基上的菌丝生长明显减慢,气生菌丝减少,菌丝呈波纹状卷曲,分生孢子产量减少,孢子变短,分生孢子分隔减少;野生型和回补菌株菌丝融合发生非常普遍,在相同条件下ΔFpAtg3的菌丝融合率和孢子融合芽管调控的融合率均明显降低;ΔFpAtg3侵染大麦叶片和小麦胚芽鞘造成的病斑较野生型和回补菌株侵染的病斑明显减小,盆栽试验进一步验证ΔFpAtg3的致病力降低;与野生型和回补菌株相比,ΔFpAtg3在刚果红、SDS和过氧化氢胁迫中的耐受性降低。【结论】 自噬相关基因FpAtg3参与假禾谷镰孢的菌丝生长、分生孢子产生、菌丝融合、致病力以及对非生物胁迫的耐受性。

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    6. 极端高温对截形叶螨体内海藻糖含量及海藻糖转运蛋白基因的影响
    罗丽丹, 陈嘉明, 安琪, 刘磊, 孙勤哲, 刘欢, 王森山, 宋丽雯
    2024, 57 (6): 1091-1101.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.06.006
    摘要79)   HTML15)    PDF (1621KB)(57)    收藏

    【目的】 明确高温对截形叶螨(Tetranychus truncatus)海藻糖转运蛋白基因的影响,为有害生物的绿色防控提供理论依据。【方法】 根据高温诱导下的截形叶螨转录组数据获取两条海藻糖转运蛋白基因TtTret1-likeTtTret1的CDS序列和蛋白氨基酸序列;利用ExPASy、ProScale、MEGA等分析工具对TtTret1-likeTtTret1进行生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术分析TtTret1-likeTtTret1在截形叶螨不同发育阶段及不同高温(38、42、46、50 ℃)处理下的表达特性;采用微量法测定不同高温处理下截形叶螨的海藻糖含量;利用RNA干扰(RNAi)技术沉默TtTret1-likeTtTret1,探究其在应对高温中的功能。【结果】 生物信息学分析表明,TtTret1-likeTtTret1的CDS全长分别为1 389和1 569 bp,分别编码463和523个氨基酸,预测的蛋白分子量分别为50 189.03和57 358.10 Da,等电点分别为8.87、8.70。TtTret1-like和TtTret1均为碱性氨基酸和疏水性氨基酸且同属于不稳定蛋白;二级结构预测为螺旋和卷曲结构;两个海藻糖转运蛋白均具有协同转运蛋白超家族(major facilitator superfamily,MFS)的保守结构域及12个跨膜结构域。氨基酸序列相似性和系统发育分析表明,TtTret1-like和TtTret1与蛛形纲其他物种海藻糖转运蛋白序列的一致性较高,尤其与二斑叶螨(T. urticae)的亲缘关系最近。TtTret1-like在卵期、幼螨期和成螨期的表达量较高;TtTret1在幼螨期高表达。随处理温度的升高,TtTret1-like的表达量大致呈上升趋势,在50 ℃时表达量最高;而TtTret1的表达量随处理温度的升高先上升后下降,在42 ℃时表达量达到最高;高温胁迫后截形叶螨体内的海藻糖含量显著升高。沉默TtTret1-likeTtTret1 48 h后,截形叶螨体内整体海藻糖含量上升,但血淋巴海藻糖含量下降;用50 ℃高温处理截形叶螨2 h,然后恢复至96 h时,截形叶螨存活率分别为11%和46.67%,显著低于对照组。【结论】 截形叶螨TtTret1-likeTtTret1在其抵御高温胁迫过程中具有重要的作用。

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    7. 玉米大斑病菌细胞周期蛋白依赖性激酶结构亚基StCks1鉴定及其基因功能分析
    张博文, 赵丽雯, 徐璐, 李盼, 曾凡力, 孟亚南, 董金皋
    2024, 57 (5): 900-908.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.05.006
    摘要83)   HTML15)    PDF (3486KB)(68)    收藏

    【目的】Cks1(cyclin-dependent kinase subunit 1)是细胞周期蛋白依赖性激酶复合体CDK(cyclin-dependent kinase)的结构亚基,是细胞周期调控过程中的关键基因。论文旨在鉴定玉米大斑病菌(Setosphaeria turcicaStCks1,分析玉米大斑病菌附着胞发育过程中StCks1表达量差异及其互作蛋白,为进一步研究StCks1在附着胞发育中的作用打下基础。【方法】通过对玉米大斑病菌野生型菌株01-23全基因组数据分析,获取StCks1蛋白序列;利用软件MEGA 5.0和在线数据库Pfam、SMART对酿酒酵母、裂殖酵母和拟南芥等物种Cks1蛋白进行系统发育树构建和保守结构域分析;收集玉米大斑病菌附着胞发育不同时期样品进行转录组测序以及表达量分析。利用原核诱导表达系统,构建原核表达载体pGEX-6p-3-StCks1,并转化大肠杆菌表达菌株BL21,对重组蛋白GST-StCks1诱导表达纯化;通过GST pull-down、Western blot技术和酵母双杂交试验,鉴定StCks1的互作蛋白。【结果】玉米大斑病菌全基因组中鉴定到唯一StCks1蛋白编码基因,该蛋白由130个氨基酸组成;其三级结构主要由4股β折叠和3个α螺旋构成,含有HxPEPH(His-any- Pro-Glu-Pro-His)保守位点和Cks保守结构域;通过转录组测序和表达量分析发现,StCks1在附着胞发育不同时期表达量显著上调;重组蛋白GST-StCks1在1 mmol·L-1 IPTG,30 ℃诱导2 h可获得大量可溶性蛋白;通过GST pull-down技术获取大量互作蛋白并进行质谱鉴定,通过Western blot和酵母双杂交试验,验证StCks1与细胞周期蛋白依赖性激酶CDK1存在互作。【结论】玉米大斑病菌中含有唯一的StCks1,通过与细胞周期蛋白依赖性激酶CDK1互作调控附着胞的发育。

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    8. 山大齿猛蚁和日本弓背蚁对小地老虎的捕食行为
    高冬梅, 皇甫佳一, 郭萧
    2024, 57 (5): 909-918.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.05.007
    摘要63)   HTML3)    PDF (1566KB)(53)    收藏

    【目的】小地老虎(Agrotis ipsilon)是粮食和经济作物的重要地下害虫之一。论文旨在明确山大齿猛蚁(Odontomachus monticola)和日本弓背蚁(Camponotus japonicus)对小地老虎的捕食特性,丰富小地老虎生物防治技术手段,降低小地老虎防治成本与化学农药用量。【方法】在猎物被土壤覆盖和裸露两种自然条件下,观察并统计山大齿猛蚁和日本弓背蚁在1、6、12、24和48 h内对不同虫态小地老虎的捕食选择性、捕食方式以及捕食致死率;在室内,利用两种蚂蚁的试验种群开展捕食行为序列特征研究。通过统计分析,明确两种蚂蚁捕食行为差异及控害特点。【结果】日本弓背蚁对小地老虎卵的致死率较低,48 h累计致死率仅为12.67%;山大齿猛蚁不取食小地老虎卵。两种蚂蚁对小地老虎幼虫和蛹的控制效果超过49%,最高达98.67%,且控制效果随小地老虎龄期增长而降低。山大齿猛蚁和日本弓背蚁捕食行为序列存在一定差异:两种蚂蚁对小地老虎低龄幼虫均以直接搬运为主;对体型较大的小地老虎高龄幼虫,日本弓背蚁具有试探、攻击、召唤同伴、猎物切割、群体搬运等行为,呈现出明显的群体性行为;而山大齿猛蚁对大型猎物的捕食行为较为单一,未观察到召唤同伴、群体搬运等行为,群体捕食行为不明显。两种蚂蚁对小地老虎捕食行为的差异也体现在捕食方式和对小地老虎的致死率方面:日本弓背蚁对小地老虎低龄幼虫多直接搬运回巢,捕食效率极高,对小地老虎高龄幼虫多以集体捕猎;山大齿猛蚁捕猎小地老虎高龄幼虫时丢弃比例较高,但因叮咬蜇刺,逃脱捕猎的小地老虎幼虫死亡率较高。此外,土壤覆盖极大地影响蚂蚁对小地老虎幼虫的发现,山大齿猛蚁和日本弓背蚁仅能发现地表猎物,不具备探测地下猎物的能力。【结论】日本弓背蚁和山大齿猛蚁对小地老虎幼虫和蛹均有较好的控制作用,小地老虎虫龄越低控制效果越好,两种蚂蚁对小地老虎高龄幼虫捕食行为存在一定差异,但不影响对小地老虎的控制效果。

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    9. 福建省茶树病毒种类鉴定及多重PCR检测技术的建立
    陈细红, 蔡伟, 虞赟, 李敏, 王念武, 杜振国, 沈建国, 高芳銮
    2024, 57 (4): 698-710.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.04.006
    摘要198)   HTML12)    PDF (2383KB)(153)    收藏

    【目的】明确福建省茶树主要病毒种类和分布情况,并建立同时快速检测多种病毒的多重PCR检测技术。【方法】2019-2023年,从福建省福州、南平、宁德、泉州、漳州、厦门、三明、莆田和龙岩9个地市区采集具有褪绿、皱缩和坏死等疑似病毒感染症状的茶树样品1 869份,采用高通量测序技术结合PCR和RT-PCR检测的方法对茶树病毒病的病原进行鉴定,并将PCR扩增获得的特异性目的片段进行克隆和测序,对获得的序列进行系统发育分析;同时,根据GenBank上已报道的病毒序列设计特异性引物,通过退火温度、引物浓度、循环数等反应条件和反应程序的优化,建立同时检测福建茶树主要病毒的多重PCR检测技术,并测定该技术的特异性、灵敏度及实际应用效果。【结果】从所采集的茶树病样上检出3种病毒,按检出率从高到低依次为油茶双生病毒(oil tea associated geminivirus,OTaGV)(48.90%)、茶树坏死环斑病毒(tea plant necrotic ring blotch virus,TPNRBV)(26.75%)和茶树潜隐病毒1(camellia cryptic virus 1,CCV1)(17.98%);在检出病毒的1 258份样品中,有807份为OTaGV、TPNRBV或CCV1单独侵染,检出率分别为37.20%、21.38%和5.56%;其余451份样品为2种或3种病毒复合侵染,复合侵染检出率达35.85%,OTaGV+CCV1、TPNRBV+CCV1、TPNRBV+OTaGV、OTaGV+CCV1+TPNRBV 4种类型复合侵染检出率分别为17.49%、0.40%、14.71%、3.26%。在地理分布上,OTaGV在福州、南平、宁德、泉州、漳州、厦门、三明、莆田和龙岩9个地区均有分布,其中漳州OTaGV检出率最高,为96.77%;CCV1在福州、南平、宁德、泉州、漳州、三明、莆田和龙岩8个地区均有分布,其中三明CCV1检出率最高,为66.00%;TPNRBV在福州、南平、宁德、泉州和漳州5个地区均有分布,其中泉州TPNRBV检出率最高,为79.13%;在福建省9个地区中,厦门地区仅检出OTaGV,三明、莆田和龙岩地区检出OTaGV和CCV1,其他5个地区同时检出OTaGV、TPNRBV和CCV1;福州、南平、宁德、泉州、漳州、三明、莆田7个地区检测到病毒复合侵染,其中漳州地区病毒复合侵染检出率最高(85.00%)、宁德地区病毒复合侵染检出率最低(23.03%)。利用测定的CCV1和TPNRBV部分基因序列构建系统发育树,结果表明本研究获得的CCV1分离物(FW)与已报道的福建分离物FJ-SH104(GenBank登录号:ON807095)亲缘关系最近、TPNRBV分离物(FU)与福建分离物QZHA92(GenBank登录号:OQ948454)亲缘关系最近。经优化建立的多重PCR检测技术特异性强,仅OTaGV、TPNRBV和CCV1能扩增出特异性目的片段,而其他病毒及健康茶树样品上均未扩增出特异性目的片段;多重PCR灵敏度最低可以检测到稀释至10-4倍的OTaGV、TPNRBV和10-3倍的CCV1;利用该多重PCR检测技术对茶园中采集的60份病样进行检测,检测结果与单一PCR检测结果完全相符。【结论】OTaGV、TPNRBV和CCV1是当前福建茶树上主要病毒种类,其中OTaGV为福建地区首次报道,该病毒可侵染茶树也为首次发现;在检出的3种病毒中,以OTaGV发生分布范围最广,其次为CCV1、TPNRBV;福建地区茶树病毒目前仍以单独侵染为主,但同时存在较多的复合侵染,复合侵染类型包括TPNRBV+CCV1、TPNRBV+OTaGV、CCV1+OTaGV和OTaGV+CCV1+TPNRBV;建立的多重PCR检测技术特异性强、灵敏度高,可用于茶园茶树上OTaGV、CCV1和TPNRBV 3种病毒的快速检测。研究结果可为福建茶树病毒病的综合防控提供理论依据和技术支持。

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    10. 飞蝗载脂蛋白对卵巢发育和脂质沉积的影响
    赵艺妍, 郭红芳, 刘卫敏, 赵小明, 张建珍
    2024, 57 (4): 711-720.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.04.007
    摘要78)   HTML5)    PDF (1843KB)(34)    收藏

    【背景】脂质是生物体重要营养素之一,对于昆虫滞育、飞行、胚胎发育和能量调节至关重要。载脂蛋白(apolipophorin,apoLp)是昆虫脂蛋白颗粒的蛋白质部分,主要负责组织之间脂质转运。【目的】以世界性农业害虫飞蝗(Locusta migratoria)为研究对象,通过RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术对其载脂蛋白生物学功能进行分析,探究载脂蛋白在飞蝗卵巢脂质运输中的作用,为害虫防治提供新的分子靶标。【方法】利用RNAi技术,分别对羽化后第1天(1 PAE,post adult eclosion)的成虫2个载脂蛋白基因(LmapoLp-II/ILmapoLp-III)进行dsRNA注射,以dsGFP为对照,每头注射15 μg dsRNA;分别解剖羽化后第4、6、8天的卵巢进行观察;取羽化后第8天的卵巢,以EF1α作为内参基因,采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法检测沉默效率;利用脂质组学技术测定并分析对照和沉默LmapoLp-II/I后飞蝗卵巢脂代谢物差异,采用OPLS-DA模型的差异倍数(FC)、P值和VIP值相结合的方法筛选差异脂质;制备冰冻切片,利用Bodipy染色技术对沉默LmapoLp-II/I后飞蝗卵巢中性脂质的含量和分布进行观察;利用甘油三酯(triglyceride,TG)测定试剂盒,对沉默LmapoLp-II/I后飞蝗卵巢总甘油三酯含量进行测定。【结果】与对照组相比,分别注射dsLmapoLp-II/I和dsLmapoLp-III后,卵巢中靶基因的表达量均可被显著抑制,沉默效率分别为80.84%和92.89%;注射dsLmapoLp-II/I的飞蝗卵巢发育迟缓,而注射dsLmapoLp-III的飞蝗卵巢与对照组相同,均能够正常发育逐渐变大,颜色由白色逐渐变黄。沉默LmapoLp-II/I后,脂质组学分析共检测到1 166种上调代谢物和1 384种下调代谢物,其中20种甘油三酯显著下调;此外,总甘油三酯测定及Bodipy染色结果显示,卵巢总甘油三酯含量和中性脂质含量均较对照组显著降低。【结论】飞蝗LmapoLp-II/I是影响卵巢发育的主要载脂蛋白基因,其参与卵巢脂质的积累和运输。研究结果可为基于脂质运输基因为靶标的害虫防治提供理论依据。

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    11. 球毛壳菌小麦秸秆发酵产物抑制辣椒疫霉的稳定性及机制
    廖宏娟, 谭佳思, 张志斌, 余璟蓉, 张馨月, 江玉梅, 朱笃
    2024, 57 (3): 500-513.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.03.006
    摘要97)   HTML11)    PDF (1619KB)(87)    收藏

    【目的】由辣椒疫霉(Phytophthora capsici)侵染引起的疫病给辣椒等作物产业带来了巨大的经济损失。论文旨在明确球毛壳菌(Chaetomium globosum)代谢产物抑制辣椒疫霉的稳定性和抑菌机制,为研究与开发辣椒疫霉的微生物源抑菌剂提供参考。【方法】将球毛壳菌发酵粗提物分别在不同温度(40—121 ℃)、pH(1—13)、光照时间(0—12 d)和储存时间(0—60 d)条件下进行处理,采用菌丝生长抑制法测定经不同处理后粗提物对辣椒疫霉的抑制率,以探究粗提物抑制辣椒疫霉的热、酸碱、光和时间稳定性。利用光学显微镜观察粗提物对辣椒疫霉菌丝形态的影响,通过多种生理生化试验探究粗提物作用于辣椒疫霉12—72 h后,对辣椒疫霉细胞壁、细胞膜、活性氧代谢、蛋白质含量、还原糖含量和致病力的影响。【结果】在所设置的处理范围内,球毛壳菌发酵粗提物(1 mg·mL-1)经不同光照时间和储存时间处理后对辣椒疫霉的抑制率没有显著降低,抑制率维持在93%左右;粗提物在40—70 ℃的热处理范围内对辣椒疫霉的抑制率没有显著降低,70 ℃以上的热处理会显著降低粗提物对辣椒疫霉的抑制率,但抑制率不低于70%;粗提物在pH 1—5和9—13的酸碱处理范围内会显著降低对辣椒疫霉的抑制率,但抑制率也不低于70%。粗提物处理影响辣椒疫霉菌丝形态,使菌丝发生严重的扭曲皱缩现象,并影响活性氧代谢,使菌丝中的活性氧大量积累。辣椒疫霉经粗提物处理12—72 h后,其培养液中的碱性磷酸酶活性、β-葡萄糖苷酶活性、核酸和蛋白质含量均显著升高,且其菌丝中的丙二醛和过氧化氢含量显著增加。辣椒疫霉菌丝中的过氧化氢酶活性、可溶性蛋白和还原糖含量则在粗提物处理12—72 h内显著降低,而超氧化物歧化酶、过氧化物酶、多聚半乳糖醛酸酶和β-葡萄糖苷酶活性则仅在一定时间显著降低。【结论】在本试验所设置的处理范围内,球毛壳菌的小麦秸秆发酵粗提物抑制辣椒疫霉的效果不受光照及储存时间的影响,但超过70 ℃的热处理和pH 1—5和9—13的酸碱处理会显著降低粗提物对辣椒疫霉的抑制效果。此外,该粗提物通过改变菌丝形态,破坏细胞壁和细胞膜,引发细胞内物质泄漏,降低菌丝中蛋白质和还原糖含量,抑制抗氧化酶活性,干扰活性氧代谢使活性氧大量积累从而抑制辣椒疫霉。

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    12. 番茄潜叶蛾种群定殖与种群重建及延续能力研究
    张桂芬, 万坤, 潘梦妮, 王龙, 黄聪, 王玉生, 张毅波, 冼晓青, 杨念婉, 桂富荣, 刘万学, 万方浩
    2024, 57 (3): 514-524.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.03.007
    摘要198)   HTML6)    PDF (582KB)(80)    收藏

    【背景】番茄潜叶蛾(Tuta absoluta)是一种对番茄等作物最具毁灭性危害的世界检疫性害虫,2017年首次在我国西北新疆伊犁的露地番茄发现,2018年又在我国西南云南临沧的保护地番茄发生,目前已快速传播至我国20余个省级区域。【目的】以成虫为对象在室内笼罩条件下,研究明确番茄潜叶蛾的种群定殖、种群重建及延续能力。【方法】每笼接入不同数量(2、4、6、8、10头)的番茄潜叶蛾成虫(性比1﹕1),通过评价其产卵量和幼虫孵化率,研究繁殖体数量对番茄潜叶蛾种群定殖能力的影响;以1对成虫(2头,性比1﹕1)为起始繁殖体数量,通过种群数量动态监测、虫态(龄期)个体数量占比及丰富度指数R评价,研究番茄潜叶蛾的种群重建和延续能力。【结果】以5个繁殖体数量(2、4、6、8、10头,性比1﹕1)接入番茄潜叶蛾成虫,各繁殖体数量的总计产卵量分别为93.1、194.9、271.3、311.5和400.2粒,差异显著;平均单雌产卵量分别为93.1、97.4、90.4、77.9和80.0粒,差异显著,且繁殖体数量为1♀﹕1♂、2♀﹕2♂和3♀﹕3♂的平均单雌产卵量明显高于4♀﹕4♂和5♀﹕5♂;此外,在5个繁殖体起始数量处理中,卵孵化为幼虫的比率均比较高,为91.3%—92.7%;综合分析结果显示,种群定殖能力大小依次为5♀﹕5♂>3♀﹕3♂>4♀﹕4♂>2♀﹕2♂>1♀﹕1♂。1对(2头,性比1﹕1)番茄潜叶蛾成虫即可重新建立种群,约90 d(3个世代)后种群即可达到稳定状态。在168 d(约5个世代)的种群重建和种群延续过程中,仅在最初的0—91 d范围观察到3个较为明显的种群发生高峰(世代),高峰日总计虫量(蛹未予计入)较起始繁殖体数量分别增加77.8、60.5和60.1倍,其中,成虫数量分别增加6.4、4.1和7.7倍;之后,各虫态(卵、1—4龄幼虫、成虫)同时发生,世代重叠现象明显,种群数量趋于稳定并波动增长,总计种群数量持续稳定在96.6—140.6头,不同虫态(龄期)个体数量占比在16.67%上下波动,丰富度指数R稳定在1.011—1.094。【结论】番茄潜叶蛾1对成虫即具有较高的生殖与存活能力,传入的起始繁殖体数量越大,番茄潜叶蛾成功定殖的可能性越大;1头雌虫和1头雄虫即可重新建立种群并使种群得以稳定延续。1对成虫的传入即具有较大的入侵风险并产生足够多的后代以满足种群延续和扩张,因此,在番茄潜叶蛾防控工作中,应加强对该虫的监测预警,并力争在其点片发生期予以灭除。

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    13. 黑龙江、四川和海南省稻作区水稻穗腐病病原比较分析
    张亚玲, 付忠举, 李雪, 孙宇佳, 赵羽涵, 顾欣怡, 王艳霞, 靳学慧, 吴伟怀, 华丽霞
    2024, 57 (2): 278-294.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.005
    摘要109)   HTML8)    PDF (5006KB)(96)    收藏

    【目的】 明确中国黑龙江、四川和海南省稻作区水稻穗腐病病原种类及优势致病菌,为水稻穗腐病的精准防控提供参考。【方法】 在黑龙江、四川和海南省的13个水稻主要生产区采集水稻穗腐病样品,通过组织分离和单孢分离法,共分离纯化到568个菌株,对各菌株进行形态学鉴定,结合rDNA-ITS序列分析及科赫氏法则验证,明确13个水稻主要生产区穗腐病病原菌种类,分析其优势菌株及致病特征。【结果】 黑龙江省水稻穗腐病病原有弯孢菌属、链格孢属和镰孢菌属3类,分别占总病原菌数的1.10%、83.43%和15.47%,链格孢属为该省份的优势菌种。海南省水稻穗腐病病原有弯孢菌属、镰孢菌属、黑孢霉属、毛色二孢属及蠕孢菌属5类,分别占总病原菌数的1.62%、89.47%、0.81%、1.62%和6.48%,镰孢菌属为该省份的优势菌种。四川省水稻穗腐病病原有弯孢菌属、链格孢属、镰孢菌属、黑孢霉属、蠕孢菌属5类,分别占总病原菌数的23.57%、13.47%、22.86%、16.43%和23.57%,无优势菌种。根据分生孢子及菌落形态差异筛选出具有代表性的23个菌株,结合rDNA-ITS序列分析及科赫氏法则验证,明确了水稻穗腐病的致病菌有弯孢菌属的新月弯孢(Curvularia lunata),链格孢属的细交链格孢(Alternaria tenuissima)、链格孢(A. alternata)、芸薹链格孢(A. brassicae),镰孢菌属的拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)、新知镰孢(F. andiyazi)、木贼镰孢(F. equiseti)、变红镰孢(F. incarnatum)、厚垣镰孢(F. chlamydosporum),黑孢霉属的稻黑孢(Nigrospora oryzae)、球黑孢霉(N. sphaerica),毛色二孢属的可可毛色二孢(Lasiodiplodia theobromae)及蠕孢菌属的嘴突凸脐蠕孢(Exserohilum rostratum)。分别于孕穗期和抽穗扬花期接种穗腐病致病菌,发现无论是粳稻还是籼稻品种,海南省致病菌在水稻抽穗扬花期接种后平均病情指数均高于孕穗期接种的平均病情指数;黑龙江和四川省的致病菌在抽穗扬花期接种的平均病情指数略低于孕穗期接种的平均病情指数。【结论】 中国黑龙江、四川和海南省稻作区水稻穗腐病致病菌具有多样性,黑龙江省以链格孢属为优势菌种,海南省以镰孢菌属为优势菌种,四川省优势菌种不明显。

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    14. 解淀粉欧文氏菌噬菌体Kuerle的分离、基因组测定及其裂解功能分析
    陈妞, 余成敏, 崔百明, 任彩霞, 杨丽颖, 董钰, 刘琳, 郑银英
    2024, 57 (2): 295-305.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.02.006
    摘要104)   HTML9)    PDF (1832KB)(77)    收藏

    【背景】 解淀粉欧文氏菌(Erwinia amylovora)是仁果类果树火疫病的病原体,对全球苹果和梨的生产构成严重威胁。随着抗生素耐药菌株的出现,火疫病的防治面临巨大的挑战。【目的】 分离一种新的裂解解淀粉欧文氏菌的噬菌体,并分析该噬菌体裂解相关基因的功能,为火疫病的防治提供新的选择。【方法】 以解淀粉欧文氏菌Ea102为宿主菌,采用双层平板法从流行火疫病的果园土壤中分离噬菌体。通过噬菌斑和透射电镜观察其形态。用PacBio测序技术测定噬菌体基因组,SPAdes组装序列,RAST注释基因组。通过大肠杆菌原核表达系统分析噬菌体Kuerle的裂解机制。【结果】 分离纯化出一株裂解解淀粉欧文氏菌的噬菌体,命名为Kuerle。Kuerle由二十面体衣壳的头部和短尾组成,潜伏期约为50 min,裂解量约为240 pfu/cell。噬菌体基因组全长75 599 bp,GC含量48.0%,末端有393 bp的重复序列,未发现与溶原调控相关的基因。共预测到85个开放阅读框(open reading frame,ORF),其中33个已知功能蛋白中包含一个由3 550 aa组成的巨大病毒颗粒相关的RNA聚合酶(virion-associated RNA polymerase,vRNAP),该vRNAP是Schitoviridae科噬菌体的主要特征之一。病毒粒子和基因结构表明噬菌体Kuerle属于有尾噬菌体类的Schitoviridae科病毒。聚集在DNA晚期表达区的3个裂解相关基因holinendolysinspanin组成了“裂解盒”。在大肠杆菌中Kuerle-holin的表达会抑制细胞的生长,而Kuerle-endolysin的表达可裂解细胞。二者共表达时Kuerle-holin会加速Kuerle-endolysin引起的细胞裂解。用叠氮化钠抑制细菌的一般分泌系统(Sec)或Kuerle-endolysin N端信号序列的缺失均会导致endolysin裂解功能丧失。上述结果表明噬菌体Kuerle具有pinholin-SAR endolysin裂解系统。Kuerle-holin(pinholin)使细胞质膜去极化以激活分泌的Kuerle-endolysin(SAR endolysin)降解肽聚糖层。【结论】 Kuerle是一株烈性噬菌体并且Kuerle-endolysin抑菌效果显著,为后续火疫病生防试剂的制备提供了理论依据和研究材料。

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    15. 基于Bt毒素的杀虫蛋白理性设计与创新应用策略
    徐重新, 金嘉凤, 孙晓明, 沈成, 张霄, 陈澄宇, 刘贤金, 刘媛
    2024, 57 (1): 96-125.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.01.008
    摘要206)   HTML22)    PDF (802KB)(185)    收藏

    Bt毒素是源于苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)的具有特殊杀虫功能的大分子蛋白,其制剂和转基因作物已广泛用于害虫防治,产生了巨大的经济和社会生态效益。围绕Bt毒素挖掘和提升其应用价值是持续研究的热点,特别是随着Bt毒素结构功能和作用机制日趋明晰,为其功能修饰和创新应用创造了条件,相关研究蓬勃发展,成效显著。大量研究表明,采用定点突变、结构域替换或融合以及抗独特型抗体模拟等策略,是理性设计活性更高、稳定性更强、杀虫谱更广、非靶标生物安全性更高甚至是可用于害虫抗药性治理的有别于母体Bt毒素的突变体、结构杂合体乃至功能效应物抗体等新型杀虫蛋白的有效手段;此外,采用催化毒素活化、驱动毒素靶向受体结合、促进毒素表达以及同源或异源杀虫材料复配或共表达的协同促效等创新增效策略,也是助推Bt毒素应用价值的重要手段。本文总结了Bt毒素结构功能和作用机制,梳理了基于Bt毒素功能修饰的突变体、结构杂合体以及功能效应物抗体等新型杀虫蛋白理性设计和基于Bt毒素功能增效的创新应用策略等相关研究进展,并结合作者团队在模拟Bt毒素杀虫功能效应物抗体靶向设计研发方面的最新成果,探讨了基于Bt毒素的杀虫蛋白理性设计与创新应用策略未来发展动向及潜在可行捷径,为相关研究提供较为全面的最新有价值的文献资料和启发思路。

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    16. 氧酰基载体蛋白还原酶基因FgOAR1对禾谷镰孢生长、发育和致病的影响
    宫安东, 雷银玉, 吴楠楠, 刘景榕, 宋梦鸽, 张艺美, 杨光, 杨鹏
    2023, 56 (24): 4854-4865.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.24.005
    摘要100)   HTML12)    PDF (2924KB)(79)    收藏

    【背景】禾谷镰孢(Fusarium graminearum)是引起小麦赤霉病(Fusarium head blight)的主要病原真菌,侵染后导致作物品质和产量下降,同时产生多种真菌毒素,严重危害粮食生产和人类健康。氧酰基载体蛋白还原酶(3-oxoacyl ACP reductase,OAR1)催化羧酰基载体蛋白还原成氧酰基载体蛋白,在脂肪酸的生物合成过程中具有重要作用。【目的】构建FgOAR1基因缺失突变体,研究其表型、显微结构、孢子产量、有性生殖和致病力等的变化,探究FgOAR1的生物学功能,揭示其对禾谷镰孢生长、发育和致病的影响,为新型抑菌作用靶点的筛选及小麦赤霉病的防控提供科学依据。【方法】以禾谷镰孢野生型菌株PH-1为材料,应用Split-Marker基因敲除技术,构建FgOAR1基因缺失突变体(ΔFgOAR1),Gap-repair技术获得缺失基因的回补突变体(ΔFgOAR1-C);将PH-1、ΔFgOAR1和ΔFgOAR1-C菌株分别接种到常规培养基,观察菌落表型变化并测定脂肪酸含量差异;接种到含刚果红(Congo-Red)、SDS、NaCl和H2O2的压力筛选培养基中,观察菌丝在压力培养条件下的生长状况;接种CMC培养基,比较分生孢子产量差异;接种胡萝卜培养基,观察有性生殖及孢子性状;分别进行小麦胚芽鞘和穗部接种,统计发病率和毒素产量,比较突变体与野生型菌株的致病力差异。【结果】与野生型PH-1菌株相比,在PDA、YEG和CM培养基中ΔFgOAR1突变体未呈现明显表型变化,在0.7 mol·L-1 NaCl、0.03% H2O2、0.01% SDS和300 μg·mL-1 Congo-Red等压力培养条件下,突变体菌落直径显著低于野生型PH-1,表明FgOAR1与禾谷镰孢细胞膜和细胞壁的合成相关;ΔFgOAR1突变体在液体培养基中的分生孢子产量(8.1×105个/mL)显著低于PH-1(1.26×106个/mL),接种小麦胚芽鞘和麦穗后,ΔFgOAR1突变体的致病力显著低于野生型菌株PH-1。【结论】禾谷镰孢中FgOAR1参与脂肪酸的生物合成,对细胞膜合成具有重要作用,该基因缺失导致突变体抗逆性降低,分生孢子产量下降,且致病力显著降低,FgOAR1对禾谷镰孢的生长、发育和致病具有重要作用。

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    17. 环境胁迫对锈赤扁谷盗呼吸速率及线粒体编码基因表达水平的影响
    陈二虎, 袁国庆, 孙晟源, 唐培安
    2023, 56 (24): 4866-4879.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.24.006
    摘要98)   HTML10)    PDF (946KB)(69)    收藏

    【背景】线粒体是生物体内一种重要细胞器,是细胞消耗氧和产生能量物质三磷酸腺苷(ATP)的主要场所,在生物体抵抗逆境过程中发挥重要作用。锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus)是一种世界性储粮害虫,具有极强的环境适应性。【目的】分析锈赤扁谷盗呼吸速率及线粒体编码基因对不同环境胁迫的响应,探究线粒体在锈赤扁谷盗抗逆境胁迫中的应激反应。【方法】根据锈赤扁谷盗线粒体基因组数据鉴定获得线粒体编码基因,并设计相应实时荧光定量PCR(RT-qPCR)引物。通过生物测定方法得出锈赤扁谷盗对熏蒸剂(甲酸乙酯)、植物源杀虫剂(鱼藤酮)和储粮保护剂(阿维菌素)的毒力回归方程及LC30,并用该浓度对试虫进行后续药剂胁迫处理。利用RT-qPCR技术解析锈赤扁谷盗线粒体编码基因的时空(不同发育阶段和幼虫不同组织)表达模式。最后,使用CO2检测仪和RT-qPCR技术研究锈赤扁谷盗在高温(35和40 ℃)、甲酸乙酯、鱼藤酮、阿维菌素、饥饿等逆境胁迫下呼吸速率的变化以及线粒体编码基因的表达模式。【结果】共设计12个线粒体编码基因(除nad6)的定量引物。RT-qPCR结果显示这些线粒体编码基因在3龄幼虫阶段均具有较高表达水平,且线粒体基因在3龄幼虫马氏管中特异性高表达。此外,高温胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率呈现显著上升趋势,线粒体编码基因nad2、cytbcox2表达水平显著上升,而nad4、nad4L、cox3atp6则呈现显著下调趋势。甲酸乙酯熏蒸胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率显著降低,12个线粒体编码基因均显著下调表达,其中nad4Lnad5的表达水平仅为对照组的3.48%和1.91%。鱼藤酮和阿维菌素胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率均显著降低,且除cox2外的线粒体编码基因表达量均显著下调。饥饿胁迫下锈赤扁谷盗呼吸速率显著降低,且随着胁迫时间增加,线粒体编码基因表达水平下调愈加显著。【结论】锈赤扁谷盗呼吸代谢速率以及线粒体编码基因表达水平在不同逆境条件下均发生显著变化,暗示线粒体在锈赤扁谷盗适应高温、药剂和饥饿胁迫过程中发挥重要作用。

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    18. 温度对棉花黄萎病发生及寄主防御反应的影响
    张亚林, 蒋艳, 赵丽红, 冯自力, 冯鸿杰, 魏锋, 周京龙, 朱荷琴, 马峙英
    2023, 56 (23): 4671-4683.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.009
    摘要237)   HTML14)    PDF (2708KB)(231)    收藏

    【目的】解析不同温度对棉花黄萎病发生的影响以及调控寄主防御反应的机理,揭示温度对病原菌和寄主的双重作用,为该病害的绿色防控和温度调控研究提供理论依据。【方法】以棉花抗病品种中植棉2号(ZZM2)、感病品种冀棉11(JM11)为试验材料,采用室内实验与病圃实验相结合,设置恒定温度(22、25、28和32 ℃)、自然变温两个处理,检测温度对大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)生长、侵染定殖、棉花黄萎病发生的影响;通过调查活性氧(ROS)爆发、过氧化氢(H2O2)含量、胼胝质积累、防御相关基因表达水平等植物防御相关指标,解析温度调控棉花寄主防御反应的机制。【结果】在培养基上,25 ℃是大丽轮枝菌菌丝生长最适温度,22—28 ℃范围内适宜产孢;与培养基相比,不同棉花品种的叶片提取液对大丽轮枝菌生长均有促进作用,感病品种JM11促进作用更强;当温度为25—28 ℃时,ZZM2和JM11植株黄萎病发生均较重,低温22 ℃、高温32 ℃均不利于黄萎病发生。同时,在25 ℃处理下,棉花中大丽轮枝菌侵染定殖能力强,感病品种JM11比抗病品种ZZM2更易受到大丽轮枝菌的侵染,与棉花黄萎病病情指数的结果基本一致;进一步,温度显著影响了棉花寄主防御反应:与22—28 ℃相比,无论是否接种大丽轮枝菌,ZZM2和JM11在32 ℃处理下产生的ROS爆发更强烈;在25 ℃处理下,ZZM2和JM11叶片中H2O2含量最低;在32 ℃处理下,ZZM2和JM11叶片胼胝质积累量较高,分别为817、575个/mm2,是未接菌对照的2.04、1.80倍;棉花叶片中PALPODPPO防御相关基因在25—28 ℃处理下表达量降低,低于22、32 ℃处理。【结论】温度对大丽轮枝菌生长、寄主防御反应具有双重作用,进而影响棉花黄萎病发生。其中无论恒定温度、自然变温,25—28 ℃均有利于大丽轮枝菌在棉花中侵染定殖,显著降低寄主防御反应,导致棉花黄萎病严重发生。

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    19. 广东省蒲瓜病毒种类鉴定及多重RT-PCR检测方法的建立
    苏琦, 汤亚飞, 佘小漫, 蓝国兵, 于琳, 吴正伟, 李正刚, 何自福
    2023, 56 (23): 4684-4695.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.010
    摘要119)   HTML14)    PDF (4048KB)(127)    收藏

    【目的】探明侵染广东省蒲瓜的病毒种类,建立一种可以同时检测多种蒲瓜病毒的RT-PCR检测方法,提高蒲瓜病毒种类鉴定效率,为蒲瓜病毒病的精准监测与防控提供依据。【方法】2018—2022年间,从广东省广州市、惠州市、清远市、汕头市和湛江市的蒲瓜主要种植区采集蒲瓜病毒病疑似样品78份,对采集的样品按照地区和症状进行分类,提取每份样品的总RNA,将一个地区具有相同症状样品的RNA等量混合后进行小RNA深度测序分析。根据小RNA深度测序分析结果,设计特异引物进行RT-PCR验证,从而明确侵染广东省蒲瓜的病毒种类。挑选6种检出率高、危害严重的蒲瓜病毒,根据GenBank数据库设计多重PCR检测引物,通过优化反应体系和反应条件,建立同时检测6种蒲瓜病毒的多重RT-PCR方法。【结果】从采集的78份蒲瓜疑似病毒病样品中,共检测到12种病毒,按照检出率从高到低分别为葫芦内源RNA病毒(Lagenaria siceraria alphaendornavirus,LSEV)(64.1%)、黄瓜绿斑驳花叶病毒(cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV)(62.8%)、小西葫芦虎纹花叶病毒(zucchini tigre mosaic virus,ZTMV)(51.3%)、西瓜绿斑驳花叶病毒(watermelon green mottle mosaic virus,WGMMV)(43.6%)、西瓜病毒A(watermelon virus A,WVA)(32.1%)、番木瓜环斑病毒(papaya ringspot virus,PRSV)(19.2%)、小西葫芦黄花叶病毒(zucchini yellow mosaic virus,ZYMV)(9.0%)、瓜类蚜传黄化病毒(cucurbit aphid-borne yellows virus,CABYV)(7.7%)、中国南瓜曲叶病毒(squash leaf curl China virus,SLCCNV)(7.7%)、瓜类褪绿黄化病毒(cucurbit chlorotic yellows virus,CCYV)(5.1%)、瓜类黄矮失调病毒(cucurbit yellow stunting disorder virus,CYSDV)(3.8%)、甜瓜黄斑病毒(melon yellow spot virus,MYSV)(1.3%)。78份样品中,复合侵染率高达80.8%,其中2、3、4、5、6和7种病毒复合侵染的检出率分别为14.1%、16.7%、23.1%、17.9%、7.7%和1.3%。在多重RT-PCR体系中先加入WVA+CCYV+ZTMV+PRSV引物,12个反应后再加入CGMMV+WGMMV引物,引物体积依次为WVA 0.5 μL、CCYV 0.5 μL、CGMMV 0.4 μL、WGMMV 0.4 μL、ZTMV 0.6 μL、PRSV 0.6 μL,从而确立了一种同时扩增6种病毒的多重RT-PCR检测方法。【结论】危害广东省蒲瓜的主要病毒有12种,其中CGMMV、ZTMV、WGMMV、WVA为优势病毒;复合侵染现象较普遍,以3、4和5种病毒的复合侵染形式占比较高;研发出一种同时检测蒲瓜上6种病毒的多重RT-PCR检测技术,提高了蒲瓜病毒种类鉴定效率。

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    20. 基于稻瘟病菌小种变化的吉林省主要粳稻品种抗性评价及利用价值分析
    李莉, 孙玲, 张金花, 邹晓威, 孙辉, 任金平, 姜兆远, 刘晓梅
    2023, 56 (22): 4441-4452.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.22.007
    摘要112)   HTML6)    PDF (674KB)(167)    收藏

    【目的】 稻瘟病严重威胁吉林省水稻的安全生产,选育和利用抗瘟品种是防控稻瘟病最经济、安全的措施。在明晰稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)生理小种类型、分布与致病力的基础上,进行吉林省主要粳稻品种的抗瘟性评价和品种组合利用价值分析,为品种合理布局和高效利用抗病品种提供理论依据。【方法】2021年秋季在吉林省主要稻区采集分离的115份稻瘟病菌菌株中筛选出62个优势单孢菌株,利用7个中国稻瘟病菌生理小种鉴别寄主品种(Chinese differential variety,CDV)对其进行稻瘟病菌生理小种构成和致病力分析;对吉林省主要粳稻品种进行苗期单菌株和田间异地自然诱发抗瘟性鉴定评价;苗期与田间鉴定结果相结合,运用联合抗病性系数(resistance association coefficient,RAC)和联合毒力系数(virulence association coefficient,VAC)分析品种组合的抗病效果。【结果】通过CDV抗性表型可将62个稻瘟病菌菌株划分为7群22个生理小种,优势种群为ZG和ZA,出现频率分别为35.48%和32.26%;优势生理小种依次是ZG1、ZA1和ZA17,出现频率为35.48%、9.68%和8.06%;致病率在40%以上的中等致病力小种为ZA49、ZA1、ZB15、ZB23和ZC15。吉林省主要粳稻品种的苗期单菌株接种鉴定结果表明,抗性频率在80%以上的品种占比为48.89%;田间异地自然诱发抗瘟性鉴定评价结果表明,表现为中抗(MR)以上的品种有14个,占鉴定品种总数的15.56%;中感(MS)品种27个,占比为30%;感病(S)品种35个,占比为38.88%;高感(HS)品种14个,占比为15.56%。通过品种组合联合抗性分析,RAC值高且VAC值低的品种组合具有较好的应用前景。【结论】吉林省62个稻瘟病菌的生理小种结构复杂、多样,不同稻区优势生理小种不同。吉林省主要粳稻品种的抗性较好、抗谱较宽,部分品种间组合具有较高的应用价值。

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    21. 玉米腐霉茎腐病生防木霉菌株的筛选、鉴定及防治效果分析
    郭宁, 孙华, 马红霞, 刘树森, 张海剑, 石洁, 郑晓娟, 董跃广
    2023, 56 (22): 4453-4466.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.22.008
    摘要239)   HTML23)    PDF (5215KB)(303)    收藏

    【目的】 筛选对玉米腐霉茎腐病病原菌具有抑制作用的木霉(Trichoderma spp.)菌株,明确其分类地位以及对腐霉茎腐病的防治效果和抑菌机理,为腐霉茎腐病生防制剂的研发提供菌种资源。【方法】采用菌丝生长速率法测试候选木霉菌株对肿囊腐霉(Pythium inflatum)、强雄腐霉(P. arrhenomanes)和芒孢腐霉(P. aristosporum)的抑制作用,筛选拮抗菌株;通过形态学和分子生物学特性确定Tr21菌株的分类地位;采用常规抑菌方法观察Tr21对腐霉菌丝形态的影响;采用溴化丙啶(PI)染液检测法及对不同处理时间菌丝上清液中蛋白和核酸吸光值的检测,分析Tr21发酵液对腐霉菌细胞膜通透性的影响;通过不同浓度Tr21发酵滤液浸种试验,检测Tr21发酵滤液对玉米种子发芽性状的影响;通过温室盆栽试验和田间人工接种试验,明确Tr21对腐霉茎腐病的防治效果。【结果】从实验室保存的109株木霉菌中,筛选到7株木霉菌对肿囊腐霉、强雄腐霉和芒孢腐霉具有拮抗活性,抑制率均>60%,其中Tr21菌株对3种腐霉菌的抑制率达到100%,其5×、10×和20×稀释液对3种腐霉菌的抑制率均达到100%。50×稀释液对3种腐霉菌的最低抑制率也达到55.56%。经形态学和分子生物学鉴定,Tr21为非洲哈茨木霉(T. afroharzianum)。显微镜观察显示Tr21发酵滤液能够造成腐霉菌菌丝变粗、菌丝分枝增多、节点缩短、断裂、内含物溢出等畸形现象。PI荧光染色试验显示Tr21发酵滤液导致3种腐霉菌的细胞膜受损,PI染液更易穿透受损的细胞膜进入到菌丝体内,使菌丝染成红色。核酸、蛋白泄露试验发现发酵滤液处理过的菌丝吸光值变化较大,处理5 h后,肿囊腐霉、芒孢腐霉和强雄腐霉菌丝的OD260均增加了0.08,OD280分别增加了0.10、0.11和0.10,表明腐霉菌菌丝细胞膜受损或其完整性被破坏,导致菌丝内含物外溢。不同浓度Tr21发酵滤液对玉米种子的发芽性状无影响,且当Tr21发酵滤液浓度为20×稀释液时对玉米种子的萌发和生长促进效果最好。盆栽试验结果表明,Tr21发酵滤液浓度为5×稀释液时,对3种腐霉茎腐病的室内防治效果最佳,分别为60.67%、63.15%和59.66%。用Tr21的5×稀释液进行种子处理,当药种质量比例为1﹕100时,对腐霉茎腐病的防治效果最高,达82.25%。【结论】获得一株有效防治玉米腐霉茎腐病的木霉菌株Tr21,经鉴定该菌为非洲哈茨木霉,该菌株发酵滤液可导致腐霉菌菌丝畸形、断裂、细胞膜受损、内含物溢出等,是一株具有开发前景的生防微生物。

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    22. 水稻Pi9位点6个稻瘟病抗性基因特异分子标记的开发及应用
    杨好, 黄衍焱, 易春霖, 石军, 谭楮湉, 任文芮, 王文明
    2023, 56 (21): 4219-4233.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.007
    摘要291)   HTML26)    PDF (4029KB)(237)    收藏

    【目的】水稻Pi9位点由多个串联的同源NLR基因组成,从中已克隆了超过10个优良的稻瘟病抗性基因。论文旨在鉴别水稻亲本Pi9位点抗性基因的组成,促进该位点基因快速、精准地应用于水稻抗性育种。【方法】对比Pi9位点已克隆抗性基因的序列,从中发掘各基因特异的核苷酸位点;然后将各目标基因分别与数据库(Rice Resource Center)中的155个水稻基因组进行比对分析,进一步从中筛选出特异最强的核苷酸位点,用于Pi2Piz-tPi9Pi9-type5PigmRPid4 6个抗性基因特异分子标记的开发;以24个抗稻瘟病单基因系、阳性对照和110个四川盆地水稻亲本为鉴定对象,通过优化PCR扩增条件、测序或基因组数据分析检验分子标记鉴定结果的准确性。由于该位点基因的同源性较高、基因间常常拥有一些相同的特异位点,导致许多抗性基因很难用一对分子标记进行精准鉴定,因此采用多对分子标记共同鉴定的方式;另外许多特异位点为单碱基差异,因此需要对差异位点旁的碱基进行特异突变,使引物的3′端具有两个碱基的错配,以提高PCR扩增的特异性。【结果】最终为6个Pi9位点的抗性基因开发了有效的分子标记,发现32.09%的参试水稻材料含有Pi9位点抗性基因。Pi9Pid4PigmRPiz-tPi2Pi9-type5分别存在于1、7、8、14、23和33个水稻材料中,其中Pi9仅存在于单基因系中。这些抗性基因通常两个或多个组合在一起,同时存在于一个水稻材料中。其中Pi9-type5往往与Pi2Piz-t成对出现,仅在成恢993、HR2168和绵恢365 3个亲本中单独存在。雨恢38含有的Pi9位点抗性基因最多,分别有Pi2Pi9-type5PigmRPid4。川谷B、川农4B、内香6B和双1B中均同时含有Piz-tPigmRPid4 3个抗性基因。千乡654B中含有Piz-tPid4两个抗性基因。【结论】为Pi9位点的6个同源稻瘟病抗性基因开发了特异的分子标记,明确了四川盆地110个水稻亲本Pi9位点的抗性基因组成,揭示了Pi9位点抗性基因丰富的组合形式,为水稻育种的抗原选择提供了明确参考。

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    23. 沙地葡萄茎痘相关病毒在‘阳光玫瑰’葡萄树不同物候期和不同部位的变化规律
    李美璇, 张向昆, 王莉, 乔月莲, 师校欣, 杜国强
    2023, 56 (21): 4234-4244.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.21.008
    摘要115)   HTML11)    PDF (1938KB)(175)    收藏

    【背景】沙地葡萄茎痘相关病毒(grapevine rupestris stem pitting associated virus,GRSPaV)是皱木复合病中最常见的一种病毒,主要通过无性繁殖传播,灵敏的检测技术和培育无病毒植株是预防GRSPaV危害的关键。【目的】建立GRSPaV检测体系,确定适宜样品采集时期及部位,为病毒检测和无病毒材料培育及样品采集提供参考。【方法】建立基于AugeGreen染料法和外壳蛋白(coat protein,CP)基因区域设计引物的RT-qPCR检测方法,对携带GRSPaV的‘阳光玫瑰’葡萄树地上部不同物候期、不同部位的样品进行GRSPaV检出率及基因表达量分析。【结果】以GRS q CP1为引物的GRSPaV RT-qPCR检测方法灵敏度较RT-PCR高10倍。GRSPaV在萌芽期、新梢生长期和花期的检出率均为100%,果实膨大期为91.7%;成熟卷须为94.4%,成龄叶片、成龄叶柄和幼嫩枝条均为100%。检测为阴性的样品均为幼嫩部位。GRSPaV CP基因表达量在花期幼嫩卷须中最高,其次为花期成龄叶片;成龄叶中表达量在果实膨大期至成熟期均为同物候期内表达量最高部位;当年冬芽的萌芽期及二次枝的新梢生长期表达量均较低。【结论】‘阳光玫瑰’葡萄GRSPaV检出率和GRSPaV CP基因表达量随物候期进程表现差异,检出率在萌芽期至花期最高,果实成熟期最低;GRSPaV CP基因表达量在花期最高。综合检出率及表达量因素,花期成龄叶适合作为GRSPaV病毒检测样品;果实膨大期至成熟期当年冬芽及萌发的二次枝适合作为脱除病毒材料。

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    24. 我国甘薯E病毒全基因组序列特征及荧光定量检测技术的建立
    唐伟, 张成玲, 杨冬静, 马居奎, 陈晶伟, 高方园, 谢逸萍, 孙厚俊
    2023, 56 (20): 4010-4020.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.007
    摘要97)   HTML6)    PDF (1108KB)(227)    收藏

    【目的】甘薯E病毒(sweet potato virus E,SPVE)是甘薯上新发现的一种病毒。本研究对我国甘薯E病毒江苏徐州分离物(SPVE-XZ)的全基因组序列进行测定,分析该病毒基因组序列特征,并建立针对SPVE的荧光定量(quantitative PCR,qPCR)检测技术,为监测SPVE发生分布、检测种薯种苗中SPVE带毒情况并及时防控该病毒提供理论依据和技术支持。【方法】采用small RNA深度测序,结合RT-PCR和RACE技术,获得SPVE-XZ的全基因组序列,利用MegAlign、MEGA11等软件对获得的全基因组序列进行序列比对、系统发育关系分析。设计SPVE荧光定量检测引物,并通过对退火温度及引物浓度的优化,建立针对SPVE的qPCR检测方法,测定其特异性和灵敏度,应用于江苏省和山东省田间甘薯样品的检测。【结果】除ploy(A)外,所获得的SPVE-XZ全基因组序列全长为10 919 nt,包含1个长为10 560 nt的开放阅读框(open reading frame,ORF),编码3 519 aa的多聚蛋白。5′非翻译区(5′ untranslated region,5′UTR)和3′非翻译区(3′UTR)分别为129和230 nt。在P1和P3蛋白内分别包含由移码产生的PISPO和PIPO蛋白。全基因组序列分析表明,SPVE-XZ与韩国SPVE GS分离物(SPVE-GS)全基因组核苷酸一致率最高,为98.6%,多聚蛋白氨基酸一致率为98.5%。利用邻接法基于cp基因核苷酸序列和多聚蛋白氨基酸序列构建的系统进化树发现,SPVE-XZ与SPVE-GS均聚类在一起。建立的SPVE荧光定量检测体系可检测到SPVE,而甘薯病毒2(sweet potato virus 2,SPV2)、甘薯C病毒(sweet potato virus C,SPVC)、甘薯G病毒(sweet potato virus G,SPVG)、甘薯羽状斑驳病毒(sweet potato feathery mottle virus,SPFMV)、甘薯褪绿矮化病毒(sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV)、甘薯潜隐病毒(sweet potato latent virus,SPLV)、甘薯褪绿斑病毒(sweet potato chlorotic fleck virus,SPCFV)、黄瓜花叶病毒(cucumber mosaic virus,CMV)均未能检测到;灵敏度可达3.12×102 copies/μL,是常规PCR 100倍。应用建立的qPCR检测方法,在山东省采集的6个样品和江苏省采集的52个样品中,分别在1个样品和13个样品中检测到SPVE。【结论】SPVE-XZ的全基因组大小为10 919 nt,与韩国SPVE-GS基因组结构一致;建立的qPCR检测体系对SPVE灵敏度高、特异性强,可用于对SPVE的快速检测。

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    25. 喜旱莲子草AP2/ERF基因家族的鉴定及其在除草剂胁迫下的表达模式
    韩晓文, 韩硕, 胡义锋, 王梦如, 陈中义, 朱永兴, 尹军良
    2023, 56 (20): 4021-4034.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.008
    摘要110)   HTML16)    PDF (5623KB)(158)    收藏

    【背景】喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)是一种极难防除的恶性入侵杂草,给我国生态环境造成了严重危害。AP2/ERF(APETALA2/ethylene responsive factor)家族是植物中最大的转录因子家族之一,不仅参与植物体内多种信号网络的调控,还在植物响应除草剂胁迫中发挥重要作用。【目的】系统分析喜旱莲子草ApAP2/ERF家族成员的基本特征,揭示其在除草剂胁迫下的表达模式,明确ApAP2/ERF潜在的生物功能,挖掘抗除草剂的潜在靶标基因,为精准、合理地选择除草剂提供依据。【方法】利用本地BLASTp从喜旱莲子草基因组数据库中对AP2/ERF家族成员进行鉴定,运用MEME、ExPASyServer10、Plant-mPLoc、SWISS-MODEL、NCBI SRA数据库和psRNA Target在线网站获取保守基序(Motif)、蛋白理化性质、亚细胞定位、三级结构、转录组、靶向miRNA信息。通过GFF3基因组注释文件获取基因结构信息。利用MEGA 11、TBtools和R语言绘制系统发育树、表达模式热图和miRNA靶向关系图等。采用RT-qPCR法分析ApAP2/ERF家族成员在5种除草剂和不同时间点(0—7 d)处理下的表达模式。【结果】从喜旱莲子草中共鉴定出96个ApERF、9个ApAP2和4个ApRAV,并根据其在基因组中的位置分别命名为ApERF1ApERF96ApAP2-1ApAP2-9ApRAV1ApRAV4。鉴定到的ApAP2/ERF均为亲水蛋白,位于细胞核和细胞质中;ApAP2/ERF表达模式受地理条件、水分条件和低钾胁迫的调控。41%草甘膦处理中,ApERF7/74/94在3—7 d内被高度诱导;50%异丙隆处理中,6个ApERF均在特定的时间被高度诱导;10%乙羧氟草醚处理中,ApERF7/13/49/94表达量呈现先升高后下降再上升的趋势;20%氯氟吡氧乙酸处理中,ApERF7/13/49/54/94在0.5 d时被高度诱导;13%噁草酮处理中,ApERF13/49/54/74在短时间内显著下调表达。【结论】鉴定出109个喜旱莲子草AP2/ERF家族成员,位于同一亚组的成员具有相似的motif。ApAP2/ERF的表达受到地理条件、水分条件和低钾胁迫的调控,同时也受除草剂的诱导,推测其通过影响乙烯信号通路以响应除草剂胁迫。

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    26. 橘小实蝇产卵抗/感非挥发性决策性状筛选及评价
    宫庆涛, 李淼, 高晓兰, 张坤鹏, 李桂祥, 董晓民, 李素红, 张安宁
    2023, 56 (19): 3799-3813.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.19.008
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    【目的】分析桃果非挥发性性状与橘小实蝇(Bactrocera dorsalis)产卵的关系,确定受害风险最佳标志指标及抗/感范围,明确主要指标的类别相关性特征。【方法】以涵盖不同物理、绒毛、矿质元素和生理特征的13种代表性桃果品种为试材,测定4类60个非挥发性决策性状,室内开展橘小实蝇产卵试验,将不同性状与果实内平均幼虫数进行相关性、聚类分析,明确受害风险最佳标志指标及抗/感范围,评价其他主要指标抗/感表现。【结果】4种类型非挥发性决策性状与平均幼虫数相关系数绝对值平均数由大到小依次为生理指标(0.21,18种)>果实物理(0.19,18种)>绒毛指标(0.18,7种)=矿质元素(0.18,17种)。简单相关分析可知,达到低度相关水平以上的指标共17个,相关系数绝对值由大到小依次为镁(-0.57)>硬度(-0.53)>钙(-0.52)>硒(-0.48)>绒毛长短数比(-0.45)>长绒毛密度(-0.44)>背阴面-L*(0.43)>游离氨基酸(-0.41)>横径(0.38)>淀粉(0.37)>盐(-0.35)>单果重(0.33)=pH(0.33)>单宁(-0.32)=花青素(-0.32)=果实含水量(0.32)=综合-L*(0.32)。背阴面-L和镁含量分别表现正、负相关最大值,氮和蛋白质相关系数为0。镁、硬度和钙3个指标达到显著相关水平,说明中量元素和硬度对橘小实蝇产卵抗/感影响最大。综合分析认为:镁为桃果实受害风险大小的最佳标志指标。根据镁含量绝对值和果实受害情况,采用聚类分析法将≥1.50 g·kg-1者判定为低风险受害品种,即为高抗品种;≤0.92 g·kg-1者判定为高风险受害品种,即为易感品种;而其中间者为中性品种。【结论】桃果非挥发性性状影响橘小实蝇产卵选择性。中量元素(镁、钙)和硬度3个指标显著影响该虫产卵选择,且均呈现负相关。选定镁为桃果实受害风险大小的最佳标志指标。硒等14种低度相关决策性状对产卵选择影响存在差异性,正负各7种,正相关者除淀粉和pH外均为物理指标,负相关者为矿质元素(1种)、绒毛(2种)和生理(4种)指标。结合果实受害情况,初步将≥1.50 g·kg-1者划归为高抗品种;≤0.92 g·kg-1者为易感品种;而其中间者为中性品种。

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    27. 绿豆象热激蛋白超家族基因的鉴定及表达分析
    张昕, 杨星宇, 张超然, 张冲, 郑海霞, 张仙红
    2023, 56 (19): 3814-3828.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.19.009
    摘要196)   HTML15)    PDF (6390KB)(198)    收藏

    【目的】鉴定绿豆象(Callosobruchus chinensis)热激蛋白(heat shock protein,HSP)超家族基因成员,明确高、低温胁迫后HSP基因在绿豆象中的表达变化,为深入挖掘HSP基因功能提供理论依据。【方法】从Insect Base 2.0下载不同昆虫HSP基因的CDS和蛋白序列,并以此为参考在绿豆象全长转录组测序数据库中进行本地BLASTp和tBLASTn比对搜索,同时结合HMMER和关键词两种方法再次筛选目标序列,最终完成搜索结果的汇总。利用CDD、MEGA、ProtParam等在线分析工具对绿豆象HSP超家族基因进行生物信息学分析。根据绿豆象成虫高、低温转录组测序数据筛选出7个候选CcHsp,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术比较分析其在绿豆象不同虫态(幼虫、蛹、成虫)及不同温度胁迫下的表达特性。【结果】共鉴定出31个HSP基因,其中包括3个HSP90、8个HSP70、8个HSP60和12个sHSP(small HSP)。理化性质分析显示CcHsp编码的蛋白质包含159—776个氨基酸残基(aa),分子量介于18.4—88.9 kDa,理论等电点为4.95—9.17。亚细胞定位结果显示多数CcHsp定位于细胞质中,少数基因定位于线粒体基质、内质网和细胞核。系统发育分析表明绿豆象热激蛋白不同家族成员与其他昆虫的热激蛋白进化关系较近,显示了其在进化上的保守性。qRT-PCR分析发现,不同虫态在不同温度胁迫后7个候选CcHsp差异表达。CcHsp20.102经高温胁迫后在雌、雄成虫体内的表达量分别上调1 000和500倍;CcHsp70-5经高温胁迫后在雌、雄成虫体内的表达量分别上调500和450倍;幼虫经高、低温胁迫后,CcHsp19.855CcHsp70-5表达差异显著。【结论】通过绿豆象全长转录组测序数据共鉴定出31个完整的热激蛋白超家族基因成员,分为4个亚家族,家族间蛋白结构、保守结构域和基因表达特征存在差异。CcHsp20.102和CcHsp70-5可能在成虫抵御高温胁迫中行使重要功能,而幼虫的高温耐受性可能与CcHsp19.855和CcHsp70-5的表达差异有关。

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    28. 拟轮枝镰孢荧光标记与侵染结构观察
    哈丹丹, 郑红霞, 张振昊, 竺利红, 刘浩, 王教瑜, 周雷
    2023, 56 (18): 3556-3573.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.18.006
    摘要191)   HTML11)    PDF (9339KB)(312)    收藏

    目的】以玉米穗腐病优势病原菌和伏马毒素主要产毒菌拟轮枝镰孢(Fusarium verticillioides)为研究对象,构建组成型表达绿色荧光蛋白GFP、红色荧光蛋白DsRED、过氧化物酶体靶向标记蛋白DsRED-PTS1和细胞骨架F-actin结合蛋白LifeAct-GFP的荧光菌株,观察拟轮枝镰孢侵染玉米须表皮的穿透结构,明确拟轮枝镰孢侵染结构形成的调控机制和影响因素。【方法】通过农杆菌介导的遗传转化方法将荧光表达载体pCOM-GFP、pCOM-DsRED、pCOM-DsRED-PTS1和pCOM-LifeAct-GFP分别导入拟轮枝镰孢野生型菌株D85-2中,PCR鉴定含有目标基因的转化子,激光共聚焦显微镜观察各荧光蛋白的表达和分布;接种玉米须观察侵染结构;赛璐酚膜模拟植物表皮穿透试验,观察穿透结构和F-actin的动态组装;使用F-actin聚合抑制剂Latrunculin A、三环唑和活性氧抑制剂DPI(diphenyleneiodonium chloride)检测穿透结构形成的影响因素。【结果】建立了以遗传霉素G418为抗性标记的遗传转化方法;FV-GFP和FV-DsRED菌株分别具有清晰、明亮的绿色荧光和红色荧光,FV-DsRED-PTS1菌株中红色荧光呈圆点状分布,符合真菌中过氧化物酶体的分布特征,FV-LifeAct-GFP菌株孢子和菌丝内部具有丝絮状绿色荧光,符合真菌中F-actin蛋白的分布特征;玉米须表皮侵染过程中观察到菌丝顶端膨大类似附着枝侵染结构;赛璐酚膜模拟穿透试验观察到穿透结构中F-actin蛋白的成环组装;药物胁迫试验表明,穿透结构的形成受F-actin蛋白聚合和活性氧调控。同时,三环唑能够抑制穿透。【结论】构建了4种荧光标记菌株,细胞定位清晰,具有正常的生长表型和致病力,能够满足致病机制相关研究需求;明确了拟轮枝镰孢在侵染玉米时能够形成一种菌丝顶端膨大的类似附着枝状的侵染结构;确定了F-actin成环聚集、细胞骨架组装和活性氧调控是影响拟轮枝镰孢侵染结构形成的关键因素。

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    29. 柑橘黄化花叶病毒的实时定量PCR检测及其在寄主植株中的时空分布规律
    曹鹏, 许建建, 李楚欣, 王新亮, 王春庆, 宋晨虎, 宋震
    2023, 56 (18): 3574-3584.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.18.007
    摘要180)   HTML10)    PDF (1701KB)(262)    收藏

    背景】柑橘黄化花叶病毒(citrus yellow mosaic virus,CYMV)是首先发现于印度并对其柑橘产业造成严重危害的一种杆状DNA病毒。目前,CYMV已被美国、日本、新西兰、欧洲和地中海地区列入检疫性有害生物名单,具有传入我国的潜在风险。【目的】建立CYMV的实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,qPCR)检测体系;筛选CYMV敏感柑橘品种;明确CYMV在寄主植株中的时空分布规律,为该病毒的监控提供技术支持。【方法】根据NCBI中CYMV外壳蛋白(coat protein,CP)基因保守序列,利用软件Primer Premier 5设计qPCR检测引物8对,通过常规PCR筛选扩增效果好、特异性强的引物。通过对引物浓度、退火温度等反应条件优化,建立CYMV的qPCR检测体系,并进一步通过对不同柑橘病原的检测评价所建体系的特异性;以梯度稀释的1.98×109—1.98 copies/μL的质粒标准品平行进行常规PCR及qPCR检测,评价所建方法的灵敏度;随机采集田间柑橘样品,平行进行常规PCR及qPCR检测,评价所建方法的适用性。将CYMV接种到玉环柚(Citrus grandis)、强德勒柚(C. grandis)、22号枳(Poncirus trifoliata)等15个柑橘品种,进行症状观察和分子检测以筛选敏感指示植物。在接种后不同时间,分别自MV甜橙(C. sinensis)植株不同组织部位取样,以柑橘生长因子1α基因为内参基因,利用所建体系进行qPCR检测,从而明确CYMV在寄主植株中的时空分布规律。【结果】建立了CYMV的qPCR检测体系,其最佳引物为CYMV-qF7/R7,最佳引物浓度为200 nmol·L-1,最佳退火温度为63 ℃。该检测体系的特异性强,检测灵敏度是常规PCR的1 000倍。对来自不同地区的660个田间柑橘样品的检测结果表明,qPCR检测与常规PCR检测结果一致,除阳性对照外均未检测到CYMV阳性植株。不同柑橘品种接种试验结果表明,15个柑橘品种中,玉环柚和强德勒柚最早表现出强烈的黄化花叶典型侵染症状,可以作为敏感指示植物。qPCR检测结果表明,老叶中的CYMV滴度最高,老皮和根病毒滴度较高,嫩皮中的滴度较低。CYMV在植株中的相对含量,7—9月最高,此后逐月下降,并在次年1月达到最低值,从次年2月开始,CYMV的相对含量开始上升,与环境温度变化趋势一致。【结论】建立了特异性强、灵敏度高的CYMV实时荧光定量PCR检测方法,利用该方法明确了CYMV在寄主植株中的时空分布规律。此外,玉环柚和强德勒柚可作为CYMV敏感指示植物。

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    30. 新疆棉田蓟马的捕食性天敌优势种类筛选与控害功能评价
    党雯雯, 刘冰, 褚栋, 陆宴辉
    2023, 56 (17): 3347-3357.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.009
    摘要162)   HTML10)    PDF (620KB)(356)    收藏
    【目的】 蓟马是新疆棉田一类主要害虫,明确棉田蓟马的优势捕食性天敌种类及其控害功能,可为发展棉田蓟马的生物防治技术提供科学依据。【方法】 于2021—2022年采用目测法,通过对田间不同小区进行五点取样,系统调查南疆库尔勒棉田蓟马及捕食性天敌的种群消长动态。同时对棉田不同生育期采集的捕食性天敌样本进行分子检测,先提取整头天敌的DNA,再利用烟蓟马(Thrips tabaci)、花蓟马(Frankliniella intonsa)特异性引物进行PCR扩增,获取各种天敌体内的蓟马物种信息,据此组建捕食性天敌-蓟马定量食物网,比较棉花不同生育期相关食物网结构的差异。并利用捕食者-猎物功能反应模型,针对不同天敌(包括成虫及幼体),分别设置50、100、200、300和400头/皿的花蓟马猎物密度,室内评价不同天敌对蓟马的捕食功能。【结果】 棉花苗期和蕾期田间蓟马发生量偏低,花铃期蓟马密度较高,种群高峰期出现在7月下旬至8月初。从田间种群动态来看,多异瓢虫(Hippodamia variegata)在苗期、蕾期和花铃期均为棉田优势捕食性天敌,异须微刺盲蝽(Campylomma diversicornis)在花铃期后期为主要天敌。分子检测表明,棉花各生育期多异瓢虫个体中蓟马DNA检出率均较高,苗期-蕾期十一星瓢虫(Coccinella undecimpunctata)、花铃期后期异须微刺盲蝽中也有较高检出率。室内捕食功能反应表明,不同天敌对花蓟马的捕食能力均随猎物密度的增加而增加,多异瓢虫幼虫、异须微刺盲蝽若虫、普通草蛉(Chrysoperla carnea)幼虫对花蓟马的捕食功能均符合Holling-Ⅱ模型,而多异瓢虫成虫、异须微刺盲蝽成虫对花蓟马的捕食功能符合Holling-Ⅲ模型,在高猎物密度(400头/皿)下,多异瓢虫成虫的捕食量显著高于其幼虫、异须微刺盲蝽成虫和若虫、以及普通草蛉幼虫。【结论】 多异瓢虫在整个生育期均为棉田蓟马的优势捕食性天敌,异须微刺盲蝽为花铃期后期主要捕食性天敌。研究结果可为保育利用捕食性天敌防治新疆棉田蓟马提供科学依据。
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    31. 橘小实蝇对不同品种苹果的选择偏好及适应性
    李星星, 周国富, 骆官雨, 陈思蓉, 张金龙, 陈国华, 张晓明
    2023, 56 (17): 3358-3371.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.17.010
    摘要107)   HTML6)    PDF (674KB)(185)    收藏
    【目的】 探究橘小实蝇(Bactrocera dorsalis)在6个主栽苹果品种果实上的选择偏好,了解不同品种苹果果实对橘小实蝇生长发育的影响。【方法】 以3种早熟品种(华硕、红露、嘎拉)和3种晚熟品种(短枝富士、烟富三号、秦脆)为试验材料,使用硬度计和糖度折光仪测定苹果果实的硬度和糖度;设置完整果实、去皮果实和果实气味3种处理方式,将同成熟批次的同一处理方式果实放入养虫笼内,测定橘小实蝇对不同品种果实的访问数和产卵数;饲喂初孵幼虫不同品种果实,测定其取食后幼虫历期、化蛹率、蛹重等生长发育参数,分析其对不同品种苹果的选择偏好和生长发育适应性。【结果】 橘小实蝇在不同品种苹果果实上的访问数和产卵数存在差异,雌虫对果实的不同品种和处理更为敏感。早熟品种的完整果实中,橘小实蝇更偏好选择嘎拉,该品种上的雌虫访问数和诱卵数分别达9.0头和105.0粒/果;晚熟品种的完整果实中,橘小实蝇更偏好选择秦脆,该品种上的雌虫访问数和诱卵数分别达5.5头和64.2粒/果。果实处理方式影响橘小实蝇的选择偏好,除嘎拉外,同一品种果实的不同处理方式中去皮果实上的访问数和产卵数更高;早熟品种中以华硕的去皮果实上诱卵数最高,达201.6粒/果,晚熟品种中以烟富三号的果实气味诱卵数最高,达83.8粒/装置;双因素方差分析发现,品种和果实处理方式会对访问数和诱卵数产生影响。橘小实蝇取食嘎拉后的幼虫历期最短,为11.9 d,蛹期以华硕最短,为9.9 d;化蛹率和羽化率在晚熟品种中更高,橘小实蝇幼虫取食不同品种苹果后的特定年龄-阶段存活率差异主要在2龄阶段,取食华硕和嘎拉的2龄幼虫发育速度最快,3 d时达到特定年龄-阶段存活率峰值。【结论】 橘小实蝇对苹果不同品种的选择偏好存在差异,早熟品种中偏好选择嘎拉,晚熟品种中偏好秦脆;果实完整程度和气味对其选择偏好有影响,去皮果实和果实气味上的访问数和诱卵数普遍高于完整果实;橘小实蝇能在苹果果实上完成幼虫期的生长发育,具有在苹果园中繁殖危害的能力,橘小实蝇对苹果果实的选择偏好与后代的生长发育适合度关联性不强,同“选择性与适合度”假说存在差异。苹果园橘小实蝇综合管理中应当加强对嘎拉和秦脆品种的受害情况监测,农事操作中避免损伤果实并及时摘除受损果实。
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    32. 基于非靶向代谢组学分析StLAC2和StLAC6差异影响玉米大斑病菌的机制
    邹金鹏, 岳浩峰, 李海笑, 刘峥, 刘宁, 曹志艳, 董金皋
    2023, 56 (16): 3110-3223.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.16.006
    摘要121)   HTML19)    PDF (4887KB)(184)    收藏

    【背景】漆酶作为多酚氧化酶,在真菌生长发育及次级代谢等多方面发挥重要的作用。玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)基因组中含有多个漆酶基因,其中StLAC2StLAC6对玉米大斑病菌生长发育及致病性具有差异的影响。【目的】明确StLAC2和StLAC6对玉米大斑病菌的差异作用机制,挖掘差异代谢物,为开发新的杀菌剂及病害防控新策略提供靶点。【方法】利用无缝克隆的方法将StLAC6和pHZ100-GFP质粒连接,构建StLAC6的回补表达载体。利用PEG介导的原生质体转化法,将构建好的载体转入到StLAC6基因缺失突变体的原生质体中,并利用PCR、RT-qPCR和GFP荧光验证,对所获得的阳性转化子进行鉴定,成功构建StLAC6回补菌株,并分析敲除及回补StLAC2StLAC6对玉米大斑病菌胞内外黑色素合成及抗氧化性的影响。以野生型、StLAC2StLAC6基因敲除突变体为试验材料,利用非靶向代谢组学分析其差异代谢物,并利用KEGG分析StLAC2和StLAC6差异作用的机制。【结果】StLAC2和StLAC6对病菌菌丝内和分泌到培养基中的黑色素合成具有差异影响,且StLAC2影响病菌的抗氧化性。代谢组分析发现与玉米大斑病菌野生型菌株相比,敲除StLAC2后无论菌丝中或分泌到培养基中的差异代谢物数量更多,KEGG分析发现差异代谢物主要为脂类尤其是磷脂,StLAC2的缺失造成多种黄酮多酚类代谢物下调。而1,8-二羟基萘型黑色素合成途径的中间代谢物小柱孢酮和柱孢酮含量在ΔStLAC2中显著增加,在ΔStLAC6中显著降低。【结论】StLAC2参与黑色素的聚合,StLAC6负调控玉米大斑病菌黑色素合成,StLAC2和StLAC6差异影响玉米大斑病菌中脂类代谢物和黑色素合成途径的中间代谢物,StLAC2缺失造成多种黄酮多酚类代谢物下调,导致抗氧化性降低。

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    33. 马铃薯StCYP83基因家族鉴定及其抗晚疫病的功能分析
    孔乐辉, 宗德乾, 史青尧, 殷盼盼, 巫文玉, 田鹏, 单卫星, 强晓玉
    2023, 56 (16): 3124-3139.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.16.007
    摘要211)   HTML30)    PDF (4898KB)(405)    收藏

    【目的】通过鉴定马铃薯StCYP83基因家族成员,分析其响应致病疫霉(Phytophthora infestans)侵染的表达模式,挖掘具有抗晚疫病功能的StCYP83并解析其免疫机制,为马铃薯抗晚疫病分子育种提供新型抗性基因资源。【方法】利用双向BLAST法鉴定StCYP83基因家族成员,通过ExPASy Prot Param、Cell-Ploc 2.0、ESPript等软件分析StCYP83蛋白序列基本信息、亚细胞定位情况、保守基序;利用qRT-PCR技术分析StCYP83响应致病疫霉侵染的表达模式;利用农杆菌介导的本氏烟瞬时表达体系和马铃薯过表达(OE)稳定转化植株分析候选基因影响寄主植物抗致病疫霉的免疫功能及作用机理。【结果】在马铃薯基因组中共鉴定到10个StCYP83家族基因,分别命名为StCYP83B1—StCYP83B10,编码蛋白长度介于387—503 aa,分子量介于44—57 kDa,亚细胞定位预测结果显示StCYP83蛋白均定位于内质网膜。qRT-PCR结果表明,StCYP83家族成员在不同程度上均可响应致病疫霉侵染而诱导表达,暗示StCYP83家族基因可能在马铃薯与致病疫霉互作中发挥作用。基于此,从中选取明显响应致病疫霉侵染而诱导上调表达、且与拟南芥AtCYP83B1同源性最高的StCYP83B1用于后续的免疫功能解析。本氏烟瞬时过表达的接菌测试结果表明,StCYP83B1具有抗致病疫霉的生物学功能;同时,过表达StCYP83B1可显著促进PTI标记基因(NbWRKY7NbWRKY8)、SA信号通路标记基因(NbPR1NbPR2)和JA信号通路标记基因(NbPR3NbLOX)的上调表达,并提高flg22诱发的活性氧迸发。此外,StCYP83B1编码蛋白保守基序中的半胱氨酸位点为其抗性功能所必需。StCYP83B1过表达(StCYP83B1-OE)株系对致病疫霉的抗性有所增强,且呈现出增强的PTI免疫反应,包括flg22诱发的活性氧水平升高以及PTI标记基因(StWRKY7StWRKY8StACRE31)的显著诱导上调表达。此外,马铃薯SA信号通路相关基因(StPR1StPR2StPR5StPAL2)和JA信号通路相关基因(StLOXStAOSStOPR3)也被诱导上调表达。【结论】共鉴定到10个StCYP83家族成员,StCYP83家族成员在不同程度上均可响应致病疫霉的侵染而诱导表达。StCYP83B1通过激活PTI、SA和JA信号通路调控植物对致病疫霉的抗性;而StCYP83B1血红素结合域中的半胱氨酸位点为其抗性功能所必需。

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    34. 湿度调控设施黄瓜棒孢叶斑病菌产孢和释放规律及防治技术
    柴阿丽, 杨红敏, 王少骅, 赵昆, 高苇, 石延霞, 谢学文, 李磊, 范腾飞, 李宝聚
    2023, 56 (15): 2907-2918.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.15.006
    摘要162)   HTML9)    PDF (520KB)(176)    收藏

    【目的】 由多主棒孢(Corynespora cassiicola)侵染引起的棒孢叶斑病给黄瓜产业带来了巨大的经济损失。产孢和释放是多主棒孢实现再侵染的关键环节。论文旨在探究设施栽培条件下多主棒孢产孢、释放规律,湿度对多主棒孢产孢、释放的影响,以及黄瓜棒孢叶斑病防治的最佳施药方式和施药时间。【方法】 通过测定黄瓜发病叶片0:00、3:00、6:00、9:00、12:00、15:00、18:00和21:00产孢量,分析多主棒孢的产孢规律;在春、夏、秋、冬不同季节,分别测定一天之内0:00、3:00、6:00、9:00、12:00、15:00、18:00、21:00时棚室空气样本中多主棒孢浓度,分析多主棒孢释放的日变化规律;在人工气候暴露仓和塑料拱棚内,分别设置持续高湿(相对湿度>90%,24 h)、持续干燥(相对湿度<60%,24 h)、先高湿12 h后干燥12 h、先干燥12 h后高湿12 h等不同的湿度水平,研究不同湿度条件对多主棒孢产孢、释放的影响。比较60%多菌灵·乙霉威可湿性粉剂和5亿活菌/g荧光假单胞杆菌可湿性粉剂,喷雾法和弥粉法施药方式,不同施药时间对黄瓜棒孢叶斑病的防治效果和对空间病原菌的杀灭效果。【结果】 多主棒孢产孢、释放数据显示,一天内不同时间,黄瓜发病叶片病斑产孢量和棚室空间孢子浓度均存在显著性差异,而且二者存在此消彼长的互补关系。夜间18:00之后,随着高湿(相对湿度>90%)持续时间延长,叶片病斑产孢量增大,次日早上6:00病斑孢子数达峰值1 344个孢子/cm2;开风口后,棚室内湿度降低(相对湿度<60%),孢子释放到棚室空间,中午12:00空气中多主棒孢浓度达峰值12 445—110 697个孢子/m3。不同季节棚室空间多主棒孢孢子浓度日变化规律一致,均表现为夜间高湿(相对湿度>90%)产孢、白天低湿(相对湿度<60%)释放的趋势。在人工气候暴露仓和塑料拱棚内,干湿交替条件下多主棒孢的产孢、释放量更高,病情扩展更快,显著高于持续高湿或持续干燥条件。用60%多菌灵·乙霉威可湿性粉剂和5亿活菌/g荧光假单胞杆菌可湿性粉剂在傍晚19:00弥粉法施药,对黄瓜棒孢叶斑病防治效果最好,分别达到80.60%和75.08%,对空间病原菌的杀灭效果达84%以上。【结论】 湿度是影响多主棒孢产孢和释放的关键环境因子,设施栽培干湿交替环境加快了多主棒孢的传播和扩散,弥粉法施药的防治效果优于喷雾施药,最佳施药时间为孢子大量繁殖前的傍晚或晚上。研究结果有助于制定黄瓜棒孢叶斑病的高效防控策略。

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    35. 转录因子NbERF RAP2-1在黄瓜绿斑驳花叶病毒侵染中的功能
    于连伟, 姜兴林, 杨灵玲, 王贺, 张玉阳, 谢莉娜, 夏子豪, 李洪连, 杨雪, 施艳
    2023, 56 (15): 2919-2928.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.15.007
    摘要163)   HTML15)    PDF (2516KB)(172)    收藏

    【背景】 黄瓜绿斑驳花叶病毒(cucumber green mottle mosaic virus,CGMMV)是我国重要的检疫性植物病毒,对蔬菜和瓜类产业造成严重的经济损失。ERF转录因子可以调控植物生物和非生物胁迫,参与植物对多种病害的防御作用。前期研究显示CGMMV侵染后可以显著下调寄主转录因子NbERF RAP2-1的表达。【目的】 明确ERF转录因子家族成员在CGMMV侵染过程中的作用,为CGMMV病害防治提供理论依据。【方法】 运用MEGA7.0构建系统进化树,对基于NbERF RAP2-1蛋白的氨基酸序列进行系统进化分析;构建NbERF RAP2-1的荧光表达载体,并观察其亚细胞定位;利用qRT-PCR技术分析NbERF RAP2-1在CGMMV侵染不同时期的表达量;通过烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus,TRV)介导的基因沉默(VIGS)和瞬时过表达NbERF RAP2-1分析其在CGMMV侵染过程中的作用。【结果】 系统进化树分析表明,NbERF RAP2-1与多种烟草的ERF转录因子同源性极高,与拟南芥的ERF转录因子亲缘关系较远;亚细胞定位结果显示NbERF RAP2-1定位于细胞核,作为转录因子行驶功能;CGMMV侵染对本氏烟内源基因NbERF RAP2-1的转录水平影响结果显示,在CGMMV侵染6、9、12 d时NbERF RAP2-1的表达量无明显变化,在CGMMV侵染15和18 d时NbERF RAP2-1表达量显著下调;TRV介导的VIGS可以将植物内源基因NbERF RAP2-1有效沉默,在沉默的植株系统叶上接种CGMMV,8 d对照植株系统叶出现斑驳、卷曲症状而NbERF RAP2-1沉默植株无症状,同时CGMMV RNA水平和蛋白水平检测结果也表明TRV:NbERF RAP2-1可以有效抑制CGMMV的积累;同样,分别在本氏烟叶片瞬时过表达NbERF RAP2-1 24、48和72 h时检测CGMMV RNA水平和蛋白水平表达量,结果显示在病毒侵染早期,即复制阶段就抑制CGMMV的表达。【结论】 NbERF RAP2-1可以有效抑制CGMMV侵染初期病毒复制,即病毒RNA复制阶段;随着CGMMV不断侵染,在CGMMV细胞间运动和系统运动时期,CGMMV识别防御相关基因NbERF RAP2-1并抑制该基因的转录;当NbERF RAP2-1缺失后可能抑制了下游蛋白的转录或表达,从而抑制病毒侵染后期的积累。由此可见,NbERF RAP2-1在CGMMV侵染过程中发挥了重要作用。

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    36. 过表达拟南芥NPR1增强黄瓜对枯萎病和白粉病的抗性
    冯向君, 王宏宇, 于静, 池春玉, 丁国华
    2023, 56 (14): 2701-2712.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.14.006
    摘要176)   HTML19)    PDF (2293KB)(555)    收藏

    【背景】黄瓜易感多种病害,特别是枯萎病和白粉病,化学药物防治虽然有效但因残留高和不易降解而被限制使用,培育广谱、持久抗病的黄瓜品种是解决这一难题的根本策略。病程相关基因非表达子1(nonexpressor of pathogenesis- related genes 1,NPR1)是系统获得性抗性(systemic acquired resistance,SAR)中的关键调控因子,参与调控多种防御相关基因的表达,影响植物的抗病能力。【目的】在黄瓜中过表达AtNPR1,探究转基因黄瓜对枯萎病和白粉病的抗性,为培育抗病能力更强、更持久的黄瓜品种提供试验依据。【方法】通过克隆拟南芥AtNPR1,构建AtNPR1过表达载体,利用农杆菌介导法转化黄瓜,获得过表达AtNPR1的转基因黄瓜植株,利用实时荧光定量PCR方法测定转基因植株中相关防御基因的表达量。选择T0代转基因植株进行枯萎病的抗性鉴定,T1代转基因植株进行白粉病的抗性鉴定,测定转基因植株接种枯萎病菌(Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum)和白粉病菌(Golovinomyces cichoracearum)后,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)等抗氧化酶活性变化及丙二醛(malondialdehyde,MDA)、活性氧(reactive oxygen species,ROS)含量的变化。【结果】成功获得8株T0代转基因植株,OE#4和OE#5为AtNPR1高表达植株,OE#3为AtNPR1低表达植株;通过对转基因植株中相关防御基因的表达量分析发现,过表达AtNPR1的转基因植株中多个相关防御基因表现更强、更快的表达,并且防御基因的表达量与AtNPR1在转基因植株中的表达量呈正相关。其中,PR1PR4WRKY70的表达量上调极为显著。转基因植株的抗病性鉴定结果表明,在枯萎病和白粉病的胁迫下,转基因植株表现出更显著的抗性,发病缓慢、症状轻微,病斑面积显著低于野生型(WT)植株。转基因T0代植株OE#4和OE#5在接种枯萎病菌3 d后未出现明显病斑,接种7 d后出现灰褐色病斑,但未呈现萎蔫等状态;WT植株在接种3 d时出现灰褐色病斑并且轻微萎蔫,7 d时叶片出现严重萎蔫。接种白粉病菌7 d后,T1代植株OE#2和OE#7和WT植株均出现病斑,但OE#2和OE#7植株病斑面积显著低于WT植株;接种15 d后WT植株出现叶片黄化失绿,而转基因植株OE#2和OE#7病情较轻。与WT植株相比,接种病原菌后,转基因植株中MDA含量较低,SOD、POD、CAT活性保持较高水平,ROS含量累积较少。【结论】黄瓜中过表达AtNPR1可以提高黄瓜对枯萎病和白粉病的抗性。

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    37. 稻田稗草对五氟磺草胺的抗性机制及其防治药剂筛选
    张丽雅, 李奇, 史珊珊, 马雨梦, 刘亚琪, 赵超伟, 王鹤如, 操海群, 廖敏, 赵宁
    2023, 56 (14): 2713-2723.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.14.007
    摘要167)   HTML19)    PDF (680KB)(89)    收藏

    【目的】稗草(Echinochloa crus-galli)是我国水稻田主要恶性杂草之一,五氟磺草胺等乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase,ALS)抑制剂类除草剂是防治稻田稗草的主要除草剂种类。本研究团队前期在安徽省天长市水稻主产区发现疑似五氟磺草胺抗性稗草种群AHTC-01,明确其对稻田不同种类除草剂的抗性水平及可能的抗性分子机制,为抗性稗草有效防治、延缓其抗药性进一步发展提供理论依据。【方法】采用温室盆栽法在整株水平上测定稗草种群AHTC-01对五氟磺草胺的抗性水平及对不同除草剂的抗性模式,并通过靶标基因测序和实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)分析探索其靶标抗性分子机制。【结果】相比敏感稗草种群AHFY-01,疑似抗性稗草种群AHTC-01已对五氟磺草胺产生高水平抗性,抗性倍数(resistance index,RI)为620。靶标抗性机制分析表明,AHTC-01种群ALS基因拷贝2(ALS2)第574位氨基酸由色氨酸(Trp)突变为亮氨酸(Leu),其种群突变频率为100%;在五氟磺草胺处理后12 h,抗性稗草种群AHTC-01 ALS相对表达量为敏感稗草种群AHFY-01的2.26倍。AHTC-01同时对其他3种ALS抑制剂类除草剂双草醚、嘧啶肟草醚、甲氧咪草烟产生不同水平交互抗性,抗性倍数分别为8.24、13.36、20.36;但是对乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACCase)抑制剂氰氟草酯、精噁唑禾草灵和烯草酮,4-羟基苯基丙酮酸双氧化酶(4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase,HPPD)抑制剂三唑磺草酮,合成生长素类(synthetic auxin mimic)氯氟吡啶酯等其他作用机制除草剂依旧较为敏感。【结论】稗草种群AHTC-01靶标基因ALS2第574位氨基酸突变和ALS过量表达是其对五氟磺草胺产生抗性的主要原因之一,该抗性机制同时赋予其对不同ALS抑制剂的交互抗性。农田生产实际中,可轮换使用其他作用机制除草剂对其进行有效防治。

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    38. 稻纵卷叶螟转录因子CncC对杆状病毒CnmeGV感染的响应及功能
    张楠, 韩光杰, 刘琴, 李传明, 祁建杭, 陆玉荣, 夏杨, 徐健
    2023, 56 (13): 2491-2503.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.005
    摘要144)   HTML14)    PDF (4947KB)(412)    收藏

    【目的】研究稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)转录因子CncC(Cap‘n’Collar Isoform C)及其调控的抗氧化酶基因在抗稻纵卷叶螟颗粒体病毒(Cnaphalocrocis medinalis granulovirus,CnmeGV)感染中的作用,进一步丰富昆虫抗杆状病毒感染的免疫调控机制研究。【方法】使用RT-PCR克隆得到稻纵卷叶螟CncCCmCncC)cDNA全长序列并分析其蛋白结构;以106 OB/mL浓度的CnmeGV或同浓度的CnmeGV和1 mmol·L-1 CncC抑制剂——ML385混合液饲喂稻纵卷叶螟3龄幼虫,感染后6—48 h取样,分析ML385对CnmeGV诱导的稻纵卷叶螟丙二醛(MDA)含量变化的影响,同时采用RT-qPCR分析病毒DNA复制水平、稻纵卷叶螟CmCncC、谷胱甘肽过氧化物酶-3(glutathione peroxidase-3GPx-3)、锰超氧化物歧化酶(manganese superoxide dismutaseMn-SOD)和硫氧还蛋白过氧化物酶(thioredoxin peroxidaseTPx)等基因的表达水平,并每隔24 h统计幼虫死亡数,绘制10 d内幼虫的Kaplan-Meier生存曲线。使用1 mmol·L-1 ML385或1 mmol·L-1 ML385和200 μg·mL-1抗氧化剂N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)混合液饲喂感染的幼虫,使用RT-qPCR分析不同时间病毒DNA复制水平。【结果】CmCncC cDNA全长为3 404 bp,包括321 bp的5-UTR,847 bp的3-UTR和2 211 bp的ORF,编码一个长度为736 aa的蛋白,预测蛋白质分子质量为75.8 kDa。稻纵卷叶螟感染CnmeGV后丙二醛含量在感染的前12 h内显著上调,随后在24 h恢复到正常水平,而在48 h低于对照组。病毒感染导致CmCncC在12、24和48 h显著上调表达,分别为对照组的1.56、2.16和2.63倍,NAC处理显著降低了CnmeGV诱导的CmCncC表达上调的倍数,分别降低至对照组的48.12%、59.83%和56.32%。ML385处理导致病毒基因拷贝数在12和24 h分别增至对照组的1.79和1.76倍,同时导致稻纵卷叶螟感染CnmeGV 10 d后的死亡率显著升高,从单CnmeGV处理组的73.33%升至94.14%,而NAC处理能够减轻由于CncC抑制导致的病毒基因拷贝数的上调。CnmeGV感染分别导致GPx-3表达量在感染后48 h上调至对照组的3.68倍,Mn-SOD表达量在12、24和48 h分别上调至对照组的1.73、2.62和2.77倍,TPx表达量在12和24 h分别上调至对照组的1.76和2.10倍,但48 h恢复至对照组水平。使用NAC或CncC抑制剂处理感病幼虫发现,GPx-3Mn-SODTPx对CnmeGV感染的响应被显著削弱。【结论】CmCncC介导了CnmeGV感染诱导的GPx-3Mn-SODTPx上调表达,降低CnmeGV感染导致的氧化应激,从而限制病毒在其体内的复制并降低氧化损伤。

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    39. 二化螟味觉受体基因鉴定、克隆与表达模式分析
    黄玉萱, 沈忱, 鞠佳菲, 杨磊, 罗光华, 方继朝
    2023, 56 (13): 2504-2517.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.13.006
    摘要151)   HTML17)    PDF (11314KB)(85)    收藏

    【背景】二化螟(Chilo suppressalis)是我国水稻上的重要害虫之一,味觉受体(gustatory receptor,GR)基因在昆虫取食、产卵等过程中发挥重要作用。【目的】基于组学数据鉴定并克隆二化螟GR基因序列,明确其在不同发育阶段和成虫不同组织中的表达特性,为后续深入研究二化螟GR基因的功能打下基础。【方法】结合二化螟转录组数据和其他昆虫的GR基因序列,通过多重序列比对,鉴定二化螟GR基因。利用RT-PCR方法克隆获得二化螟GR基因的完整开放阅读框(open reading frame,ORF)序列,运用生物信息学分析工具对二化螟GR基因编码的氨基酸序列进行分子生物学特征、结构域等分析;基于最大似然法构建二化螟GR基因蛋白序列与其他昆虫GR基因的系统进化树;利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法分析GR基因在二化螟不同发育阶段(1—6龄幼虫和雌、雄成虫)和成虫不同组织(雌、雄成虫的触角、头、翅、腹、足)中的表达模式。【结果】鉴定并克隆得到5个二化螟GR基因,分别命名为CsupGR15,ORF长度为1 122—1 428 bp,编码氨基酸序列长度为373—475 aa,其中CsupGR2CsupGR4CsupGR5具有7个跨膜结构域,CsupGR1CsupGR3具有8个跨膜结构域。系统进化分析显示,CsupGR1CsupGR2与黑腹果蝇DmelGR63a及小菜蛾PxylGR7PxylGR8亲缘关系较近,属于CO2受体家族;CsupGR3与黑腹果蝇DmelGR43a及家蚕BmorGR9BmorGR10亲缘关系较近,属于果糖/肌醇受体家族;CsupGR4CsupGR5与黑腹果蝇DmelGR64及家蚕BmorGR58亲缘关系较近,属于糖受体家族。发育期表达谱分析表明,二化螟5个GR基因在不同发育时期均有表达,其中CsupGR1CsupGR4均在雄成虫中高表达,CsupGR2在1龄幼虫和雄成虫中表达量最高,CsupGR3在成虫中高表达,CsupGR5在4龄幼虫中表达量最高;组织表达谱分析表明,5个GR基因在雌、雄成虫的各组织均有表达,其中CsupGR1CsupGR5在成虫头部表达量高,CsupGR24在成虫触角部位高表达。【结论】鉴定克隆的5个二化螟GR基因均具有昆虫味觉受体基因的典型特征,且在成虫触角或头部高表达,推测这5个基因可能与二化螟识别和适应寄主植物有关。

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    40. 香石竹斑驳病毒属简并引物RT-PCR检测方法的建立
    廖富荣, 陈红运, 沈建国, 方志鹏, 黄蓬英, 陈青, 林玲玲, 洪钧
    2023, 56 (12): 2288-2301.   DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.12.005
    摘要154)   HTML14)    PDF (1701KB)(316)    收藏

    【目的】使用简并引物RT-PCR方法并结合序列测定与分析,为甲型香石竹斑驳病毒属(Alphacarmovirus)、乙型香石竹斑驳病毒属(Betacarmovirus)和丙型香石竹斑驳病毒属(Gammacarmovirus)病毒建立一种快速、灵敏、广谱的检测鉴定方法。【方法】通过基因组序列的多重比对分析,在依赖于RNA的RNA聚合酶(RdRp)基因的保守区域设计1对简并引物Carmo-F2/Carmo-R2,在引物5′端分别加入非互补的富含AT序列(AATAAATCATAA)形成引物Carmo-F2a/Carmo-R2a,测试简并引物RT-PCR方法的广谱性、特异性和灵敏度,并对PCR产物进行测序、序列分析和系统发育分析。利用该方法对来自厦门的扶桑(Hibiscus rosa-sinensis)样品进行病毒检测。【结果】利用Carmo-F2/Carmo-R2和Carmo-F2a/Carmo-R2a两对引物建立的RT-PCR方法,扩增甲型、乙型和丙型香石竹斑驳病毒属病毒的部分RdRp基因,扩增片段分别约为500和550 bp。该方法成功用于检测甲型香石竹斑驳病毒属的香彩雀花碎色病毒(angelonia flower break virus,AnFBV)、小花矮牵牛斑驳病毒(calibrachoa mottle virus,CbMV)、香石竹斑驳病毒(carnation mottle virus,CarMV)、天竺葵花碎色病毒(pelargonium flower break virus,PFBV),乙型香石竹斑驳病毒属的木槿褪绿环斑病毒(hibiscus chlorotic ringspot virus,HCRSV),丙型香石竹斑驳病毒属的甜瓜坏死斑点病毒(melon necrotic spot virus,MNSV),显示出良好的广谱性。特异性检测表明,简并引物Carmo-F2/Carmo-R2和Carmo-F2a/Carmo-R2a在玉米褪绿斑驳病毒(maize chlorotic mottle virus,MCMV;Machlomovirus)、天竺葵线纹病毒(pelargonium line pattern virus,PLPV;Pelarspovirus)、香石竹环斑病毒(carnation ringspot virus,CRSV;Dianthovirus),健康的西瓜、甜瓜、南瓜、大豆、豌豆植物未扩增到预期大小的条带。灵敏度检测表明,简并引物Carmo-F2/Carmo-R2最低可检测到10-2稀释液,简并引物Carmo-F2a/Carmo-R2a可检测到10-3稀释液,在5′端加入非互补的富含AT序列可以提高简并引物RT-PCR检测方法的灵敏度。BLAST分析表明,测定的序列均与相应病毒种类具有最高序列一致性。部分RdRp基因氨基酸序列的系统发育分析结果符合目前通读病毒亚科(Procedovirinae)病毒的分类情况,且可以把病毒鉴定到种的水平。采集13份疑似病毒症状的扶桑样品,均检出木槿褪绿环斑病毒。【结论】基于简并引物Carmo-F2/Carmo-R2和Carmo-F2a/Carmo-R2a的RT-PCR方法,可用于甲型、乙型和丙型香石竹斑驳病毒属病毒的筛查检测,结合序列分析及系统发育分析可进行病毒种类的快速鉴定,并有助于发现新的病毒种类。厦门扶桑植物受到木槿褪绿环斑病毒的侵染。

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