植物病害可对农业生产造成严重危害。及时、准确识别植物病害是开展有效病害管理的基础和前提。随着信息技术的迅速发展,利用图像处理技术进行植物病害识别的研究和应用日益增多,提高了植物病害监测和管理水平,为保障农业安全生产提供了有力支撑。本文从植物病害图像识别、病害图像获取和预处理、病害图像分割、病害图像特征提取和选择、病害图像识别模型和应用等方面对植物病害图像识别研究和应用中存在的问题进行讨论,提出相关的解决方案,并从病害图像获取和管理、病害图像识别关键技术、多平台病害图像识别等方面对未来植物病害图像识别研究和应用前景进行展望,旨在为植物病害图像识别研究和应用提供参考,促进植保信息化和智慧植保的发展。

马铃薯疮痂病(Potato common scab)是由放线菌中的致病链霉菌(Streptomyces spp.)引起的。马铃薯疮痂病在世界马铃薯产区分布广泛,危害严重。多年来,疮痂病一直制约着马铃薯产业,特别是种薯产业的发展。本文主要从疮痂病发生、病原种类分布、病害检测、致病机制、品种抗性研究及绿色防控技术等方面进行了综述,提出了马铃薯疮痂病研究中亟待解决的问题,以期为疮痂病的深入研究及绿色防控提供新思路。

为明确内蒙古大豆种子内部和表面携带的病原菌种类和分离频率,探究大豆种子是否携带检疫性病原菌大豆疫霉(Phytophthora sojae),采用洗涤检验法和培养基培养法,分别从供试大豆种子内部获得218株真菌分离物,种子表面获得196株真菌分离物,但未分离获得P. sojae。结合菌落形态观察和ITS-rDNA序列分析对分离物进行鉴定,种子内部真菌分离物分属16个属,种子表面真菌分离物分属17个属。结合文献报道从中挑选了9个属的24株疑似病原菌进行致病力测定,发现其均可在大豆黄化苗上引起病斑。通过特异性引物检测法进一步确认了供试的大豆种子未携带大豆疫霉。上述结果为大豆种子带菌所引起病害的科学防治提供了重要参考。

为了查明引起金银花(Lonicera japonica)根腐病的病原,本研究从表现根腐病症状的金银花根系中分离病菌。经致病性测定,结合形态特征和分子生物学鉴定结果,确定引起金银花根腐病的病原菌为茄腐皮镰刀菌(Fusarium solani)和变红镰刀菌(Fusarium incarnatum),且这两种镰刀菌复合侵染时根腐病发生更严重。对这两种病原菌进行生物学特性分析,结果表明其菌丝生长最适温度均为28 ℃,在低于4 ℃和高于50 ℃条件下停止生长; F. incarnatum孢子萌发最适温度为28 ℃,F. solani孢子萌发最适温度为25~28 ℃;二者对于pH值的变化不敏感,在pH值为5~11条件下均能生长;F. incarnatum适宜在12 h光照/12 h黑暗光周期条件下生长,而F. solani适宜在全黑暗条件下生长;F. incarnatum和F. solani菌丝生长的致死温度分别为50 ℃和55℃(处理10 min);孢子萌发的致死温度均为50 ℃(水浴10 min);两种病原菌最适生长碳源同为果胶,但最适生长氮源有差异,F. incarnatum为胰蛋白胨,对其它氮源的利用效率较低,而F. solani为蛋白胨,且具有广谱碳、氮源适应性。进一步分离和筛选能抑制金银花根腐病菌的高效生防菌株,从发生根腐病的金银花田块采集健康植株周围土壤,通过菌株分离、平板对峙培养、酶活测定、温室促生防病试验最终筛选到2株能促进金银花生长并且能高效防治金银花根腐病的生防菌株。经鉴定BG1为多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa),其防效为59.41%,BS37为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis),其防效为52.47%。研究结果为金银花根腐病的防治提供了十分有潜力的生防资源,具有实际应用价值。

卵菌引起的病害对农业生产危害严重,是农林业重点研究和防控对象。为探索卵菌研究现状和发展态势,本研究以Web of Science为数据源,对1985—2023年收录的卵菌相关文献进行计量学分析,并利用CiteSpace绘制知识图谱对结果进行可视化展示。发文量统计分析显示,美、中、德等国家在卵菌研究中占主导地位,近5年中国发文量呈快速增长态势,并于2022年跃居全球第一;在研究机构排名中,美国农业部、南京农业大学和加州大学系统的发文量位列前三,且研究成果具有较高影响力。进一步对研究热点进行分析,该领域被关注的主要病菌包括腐霉属(Pythium spp.)、致病疫霉(Phytophthora infestans)、辣椒疫霉(Ph. capsici)等10种常见致病卵菌,研究内容主要包括系统获得抗性、气候变化、抗菌活性等。文献共被引聚类分析表明,卵菌领域已逐步形成以RXLR效应蛋白、趋同进化、毒力因子等为代表的重要研究方向。此外,高被引文献分类分析揭示了效应子致病机制、病害防治方法、生物防治、免疫信号调控等正受到高度关注。这些工作有利于新的卵菌研究者快速了解该领域的研究现状和前沿热点,同时对预判卵菌潜在的研究方向提供一定的参考。

为明确引起西瓜黄萎病的大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)种群结构类型、致病性差异以及对不同作物的潜在风险,通过PCR扩增技术对20株来源于西瓜的V. dahliae生理型、生理小种和交配型进行了测定,利用伤根接种法对其致病性分化进行研究,同时测定了6种其他作物来源的V. dahliae对西瓜的致病性以及西瓜来源V. dahliae对4种作物的致病性。结果表明,供试的20株V. dahliae菌株经鉴定均为非落叶型、2号生理小种和MAT1-2-1交配型。该20株V. dahliae对西瓜的致病性菌株间存在一定的差异,AUDPC值从238.92到606.81之间,其中菌株WM05和WM14的AUDPC分别为606.81和514.72,显著高于其他18株V. dahliae,致病性相对较强;而菌株WM01、WM20、WM24和WM19的AUDPC仅为238.92、249.15、256.11和257.45,致病性相对较弱。来源于棉花、茄子等6种作物的V. dahliae均能侵染西瓜,且对西瓜的致病性存在显著差异。来源于西瓜的V. dahliae能够侵染供试的4种作物,对茄子的致病性最强,对棉花的致病性最弱,对马铃薯和向日葵的致病性与对西瓜的致病性相当。研究结果将为西瓜黄萎病的防治提供技术支撑。

马铃薯早疫病(Potato Early Blight,PEB)是马铃薯生长期叶部重要病害,在世界范围内马铃薯各主产区普遍发生,目前没有特效防治药剂或完全抗性的马铃薯品种。本实验利用马铃薯早疫病病原菌Alternaria solani接种云南省主栽品种‘合作88’(Cooperation-88)叶片上,通过AUDPC对比易感早疫病品种‘Désirée’,发现‘合作88’为抗性品种。以‘合作88’接种后不同发病阶段,分别进行早期(A. so_e,0-72 h)、中期(A. so_m,73-120 h)、晚期(A. so_l,>120 h)转录组测序和差异分析。分析发现A. so_e共有13 083个基因差异表达,其中上调表达7 438个,下调表达5 645个;A. so_m共有12 121个基因差异表达,其中上调表达3 299个,下调表达8 822个;A. so_l共有10 530个基因差异表达,其中上调表达1 686个,下调表达8 844。分析3个时期基因差异表达,有2 720个相同基因,A. so_e特有基因4 997个,A. so_m特有基因3 975个,A. so_l特有基因3 230个。通过电镜观察,结合转录组分析和qRT-PCR验证结果,推测在A. solani侵染‘C88’早期,果胶裂解酶和纤维素合成酶合成的增加参与细胞壁重塑,侵染中期‘C88’中谷胱甘肽S-转移酶、细胞色素P450明显上调表达参与解毒途径,晚期合成大量抗氧化物,激发防御机制。3个时期中bHLH、ZIP、MYB、ERF等与抗病相关的转录因子高度表达,广泛参与泛素化途径。该结果可为研究马铃薯抗早疫病提供理论基础,加速抗病育种。

南方菜豆花叶一品红病毒科(Solemoviridae)的马铃薯卷叶病毒属(Polerovirus)病毒种类繁多,寄主范围广,能侵染豆科、茄科、葫芦科、十字花科等多个科的植物,在全世界造成极大的经济损失,且常与番茄丛矮病毒科(Tombusviridae)的幽影病毒属(Umbravirus)病毒复合侵染引起严重的植物病害。为了探明马铃薯卷叶病毒属病毒(poleroviruses)在云南的发生分布情况,以及poleroviruses与幽影病毒属病毒(umbraviruses)复合侵染可能引发的爆发风险,本研究采用RT-PCR检测方法,对云南的蔬菜、水果等经济作物和作物周边的杂草开展了poleroviruses发生情况调查及病毒种类的检测鉴定。从云南省昆明市、玉溪市、保山市、大理州、楚雄州、西双版纳州和红河州7个州市采集的6科25种的669份蔬菜、烟草、马铃薯、鸡蛋果等经济作物和作物周边杂草样品中,在11种经济作物中检测到6种poleroviruses,分别为马铃薯卷叶病毒(potato leafroll virus,PLRV)、南瓜蚜传黄化病毒(cucurbit aphid-borne yellows virus,CABYV)、丝瓜蚜传黄化病毒(suakwa aphid-borne yellows virus,SABYV)、辣椒脉黄化病毒1号(pepper vein yellows virus 1,PeVYV-1)、辣椒脉黄化病毒3号(pepper vein yellows virus 3,PeVYV-3)和芸薹黄化病毒(brassica yellows virus,BrYV)。其中PeVYV-3的平均检出率最高,为6.73%,是为害云南省蔬菜、水果中poleroviruses的优势种。BrYV侵染豌豆、PeVYV-3侵染茄子、PeVYV-1侵染豌豆和蚕豆、CABYV侵染烟草和豌豆均为国内外首次报道,并且云南首次发现了SABYV的感染。Poleroviruses的寄主范围在逐渐扩大,尤其是在云南各地分布范围较广,这表明poleroviruses对作物的危害风险在逐渐增加。研究结果有助于深入了解云南主要poleroviruses的种类、分布情况以及它们的发生趋势,为综合防控poleroviruses侵染引起的植物病害提供了参考。

在农作物病害防控领域,利用抗病基因改良作物品种是最为经济有效的策略。其中,编码核苷酸结合和富含亮氨酸重复序列受体(Nucleotide-binding, leucine-rich repeat receptor, NLR)蛋白的抗病基因因其分离鉴定数量众多且应用广泛,成为该领域的研究重点。近年来,随着测序技术革新及结构生物学研究突破,NLR领域在基因高效克隆(含NLR基因及其对应病原菌无毒基因的挖掘)、激活机制解析(如抗病小体介导的钙离子通道信号传导及TNL介导的信号分子生成)及分子设计应用(包括结构域嵌合改造、跨物种抗性转移及 helper NLR共转移技术)等方面取得显著进展。本文系统综述了上述前沿成果,并结合高通量测序、人工智能结构预测及基因编辑技术,对解析NLR信号通路中钙信号解码机制与免疫稳态调控网络、创制持久广谱抗病品种的未来研究方向进行了展望。

富含亮氨酸重复序列类受体蛋白激酶 (leucine-rich repeat receptor-like protein kinase, LRR-RLK)在植物抵抗病原菌侵染过程中发挥着重要作用。为了明确谷子LRR-RLK基因家族的基本特征,以及该家族成员在谷子对抗白发病菌(Sclerospora graminicola)中的作用,本研究利用生物信息学方法对谷子LRR-RLK基因家族进行了鉴定和分类,对其进化模式、序列特征、基因结构、启动子序列和表达模式进行了分析。进一步利用谷子抗病和感病品种受S. graminicola侵染后3个不同生育期的转录组数据,采用加权基因共表达网络分析(the weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)方法,对抗病基因共表达模块和核心基因进行鉴定。结果表明,LRR-RLK家族基因在谷子9条染色体上呈现不均匀分布;对谷子和拟南芥LRR-RLK类基因进行系统进化分析,发现这些基因主要分为4类;多数基因编码的激酶蛋白的结构域相对保守,其启动子区包含防御和应激反应、分生组织表达相关的多种顺式作用元件,表明这些基因可能受多种因子调控;利用 WGCNA 构建与抗病相关的基因共表达网络,共鉴定到 44个基因共表达模块,其中3 个为抗病相关的特异性模块(Turquoise、Blue 和Yellow) ,从中发掘到12个核心基因,功能注释结果表明这些基因参与植物抗病调控;从中选取6个基因 (Seita.9G413000、Seita.9G296000、Seita.9G557200、Seita.9G493600、Seita.3G241700 和Seita.9G163200),利用RT-qPCR分析其表达量,证实了这些基因在S. graminicola侵染的不同时期被诱导表达,推测这些基因可能在谷子抵抗谷子白发病的过程中起着重要作用。研究结果为揭示谷子抗白发病的分子机制提供了参考。

以假禾谷镰刀菌(Fusarium pseudograminearum)为主要病原引起的茎基腐病是小麦生产中的一种重要病害。为了建立一种快速、可靠的针对假禾谷镰刀菌的检测方法,本研究基于RPB序列设计了一对特异性PCR引物(Fpg-F1/R2),并通过实时荧光定量PCR(qPCR)验证了该引物的有效性。结果表明,该引物对假禾谷镰刀菌具有较高的特异性,DNA检测灵敏度为100 pg。基于引物Fpg-F1/R2建立的qPCR检测系统可用于假禾谷镰刀菌的早期快速检测,其扩增效率为87.5%,相关系数为0.99。此外,利用该检测系统确定了土壤中假禾谷镰刀菌引致病害发生的含量阈值,发现当该菌在田间土壤中含量大于213 pg·g^-1时可引发小麦茎基腐病。本研究建立的基于qPCR的假禾谷镰刀菌检测方法具有较高的特异性和灵敏度,可用于发病组织和田间土壤中该病菌的早期、快速检测。

束红球菌(Rhodococcus fascians)是一种能引起植物病害的革兰氏阳性放线菌,寄主范围广泛。其致病菌株能导致植物形成叶瘿、丛簇、扁茎等异常组织,危害植物生长,甚至导致植物丧失经济价值。该菌属鉴定分类复杂,其引起的病症又与其他病原菌相似,导致国内相关研究甚少。本文综述了束红球菌的分类学地位、生物学特性、致病机制、病害症状、分离鉴定方法、传播途径和防治措施,以期为植物叶瘿病原束红球菌相关研究及精准防控提供参考。

Viral diseases in cucumber in Qudi are more and more serious in recent years. To detect and identify the main viruses, the plant samples of cucumber were collected from Qudi town, Jiyang district, and next-gene-ration sequencing technology (NGS), RT-PCR amplification and analysis of viral genome sequences were carried out. The results showed that the viruses infecting cucumber in the spring were cucumber green mottle mosaic virus (CGMMV) and watermelon silver mottle virus (WSMoV). Besides CGMMV and WSMoV, cucumber plants in the autumn were also infected with zucchini yellow mosaic virus (ZYMV). The detection rates of CGMMV, WSMoV and ZYMV by RT-PCR were 68.2%, 45.5% and 50.0%, respectively, and the detection rate of complex infection was 50%. Genetic sequence analysis revealed that the coat protein (CP) gene sequence of CGMMV [JY2-6 (GenBank accession number: OR591512) isolated in this study was similar to the sequence of CGMMV [SDRZ (GenBank accession number: KX185151)] isolated from cucumber in Rizhao, and the identity was 100%. The nucleocapsid (N) gene sequence of WSMoV [JY2-4 (GenBank accession number: OR591517) isolated in this study was similar to the sequence of WSMoV [W6412 (GenBank accession number: AM113765)] isolated from watermelon in Thailand, and the identity was 99.1%. The CP gene sequence of ZYMV [JY2-7 (GenBank accession number: OR591522) isolated in this study was similar to the sequence of ZYMV [Yaz.Ashk.S.Z (GenBank accession number: KX495623)] isolated from cucumber in Iran, and the identity was 97%. This study demonstrated that the cucumber in Qudi was mainly infected by CGMMV, WSMoV and ZYMV, and complex infection was also common. This study provided a basis for virus prevention of cucumber in Qudi.

In recent years, apple diaporthe neck and root rot has become one of the most important limiting factors for the development of apple production in Yunnan Province. In this study, the typical disease samples were collected and the fungal isolate M2g7-1 was obtained by tissue separation approach. The purified culture M2g7-1 was preliminary determined belonging to Diaporthe spp. based on the morphological features of colony, pycnidia, cirrus, two forms of conidia. The pathogenicity of M2g7-1 was further validated on apple young branches to fulfill the Koch's law. The taxonomic of pathogen M2g7-1 has been further determined with combining molecular phylogenetics. The phylogenetic tree was created with the data set of sequences from the internal transcribed spacer (ITS) of ribosomal DNA, the histone H3 (HIS) gene, the translation elongation factor 1-alpha (TEF) gene, and the beta-tubulin (TUB) gene. Based on morphological and molecular biology analysis, the pathogen M2g7-1 was finally identified as Diaporthe eres. This is the first report of D. eres as the pathogen of apple diaporthe neck and root rot. The research results provide a theoretical basis for the epidemic research and comprehensive control of this disease.

甘蔗镰孢菌(Fusarium sacchari)是引致甘蔗梢腐病的主要病原真菌之一。为明确F. sacchari中金属蛋白酶(metalloproteinase)类效应蛋白的功能,本研究前期利用F. sacchari基因组数据对其具有分泌性的金属蛋白酶基因进行预测,从中扩增得到一个锌依赖型金属蛋白酶类效应蛋白基因Fs03538,并对其功能进行了初步研究。结果显示:Fs03538含有一个典型的锌依赖型金属蛋白酶结构域(ZnMc super family),蛋白质N端的1-18个氨基酸序列含有特定的分泌信号序列,亚细胞定位显示Fs03538能够定位于植物细胞核中;qRT-PCR分析表明Fs03538在甘蔗镰孢菌侵染甘蔗12 h到达最高峰值,之后表达量持续维持在较高水平;根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的烟草瞬时表达系统确定Fs03538可以抑制小鼠促凋亡蛋白BAX引起的烟草细胞坏死,在F. sacchari中敲除Fs03538后发现突变体在生长速度、产孢量与野生型无明显差异,但致病力显著下降。以上结果表明,Fs03538在F. sacchari入侵寄主的过程中高量表达,可能通过进入寄主细胞核中抑制寄主免疫响应,是F. sacchari重要的毒力因子。

桃枝枯病主要由桃间座壳菌(Diaporthe amygdali, 无性态为Phomopsis amygdali)侵染引发,是我国南方各桃主产区最重要的真菌病害之一。该病害严重制约了我国南方桃产业发展,给桃农带来了巨大的经济损失。本文综述了桃枝枯病的发生历史、分布及危害、病原及生物学特性、病害循环和发病规律、病害检测、综合防控等方面的研究进展,对潜在问题进行了分析,并对未来研究方向进行了展望,以期为该病害的深入研究提供参考。

为明确藜麦炭疽病的病原种类及其生物学特性,筛选适于防治该病害的化学药剂,采用组织分离法获得代表性菌株LMTJ,并依据柯赫氏法则验证其为藜麦炭疽病的病原菌。结合病原菌的形态学特征以及ACT、CHS-1、GAPDH、ITS和TUB2多基因系统发育分析结果,确定引起藜麦炭疽病的病原菌为菠菜刺盘孢菌(Colletotrichum spinaciae)。生物学特性研究结果表明,C. spinaciae LMTJ菌株在以淀粉为碳源、蛋白胨为氮源、20~25 ℃、pH6.0~7.0条件下菌丝生长最快,而在以蔗糖为碳源、硝酸钠为氮源、20~25 ℃、pH6.0条件下产孢最多。毒力测定结果表明,参试的5种药剂均能抑制LMTJ菌株的菌丝生长,其中92.8%异菌脲抑制作用较强,EC₅₀值为2.7654 mg·L^-1。本研究为藜麦炭疽病的诊断与防治提供了科学依据。

假禾谷镰孢(Fusarium pseudograminearum)引起的小麦茎基腐病在我国发生日益严重,已对我国小麦的产量和品质造成了严重影响。Sey1属于RHD3(Root hair defective 3)家族,其编码的类动力蛋白GTPase参与内质网的融合,而内质网参与多种病原真菌脱氧雪腐镰刀菌醇(DON)的合成,但在假禾谷镰孢中还没有相关报道。本研究对假禾谷镰孢Sey1蛋白(FpSey1)进行了亚细胞定位,发现FpSey1定位于内质网上。通过PEG介导原生质体转化和Southern杂交筛选获得了FpSEY1基因敲除突变体ΔFpSey1及其回补菌株。同野生型菌株相比,敲除突变体ΔFpSey1的菌丝生长速率、分生孢子产量以及DON合成相关基因(TRI1、TRI5、TRI10)的表达量均显著下降,在小麦胚芽鞘和大麦叶片上形成的病斑明显变小,且ΔFpSey1突变体对盐胁迫和过氧化氢(H₂O₂)敏感,但对二硫苏糖醇(DTT)耐受。上述结果表明,FpSey1参与菌丝生长、产孢和致病力形成,在假禾谷镰孢生长和侵染阶段发挥着重要作用。

In this study, the fungal strain LD-11 was isolated from the infected plant of Lonicera caerulea (cv Lanjingling) collected in the horticulture experimental station of Northeast Agricultural University, Harbin, Heilongjiang Province. The strain was identified as Epicoccum nigrum by morphology, rDNA-ITS, LSU, TUB, RPB2 gene sequence amplification and phylogenetic tree construction. The experimental results showed that E. nigrum LD-11 could grow on PDA, OA and MEA medium. The optimal culture medium was OA, and the optimal culture conditions were growth temperature of 25 ℃, pH 6, carbon source is starch and nitrogen source is yeast extract, and full light conditions were conducive to mycelial growth. This study is the first time to isolate and identify E. nigrum, the pathogen of leaf spot disease in L. caerulea, which will provide an important source of pathogenic fungi for future research on control of plant disease.

象耳豆根结线虫(Meloidogyne enterolobii)具有致病性强、寄主范围广以及扩散迅速等特点,可对作物造成毁灭性危害。为深入解析M. enterolobii的致病机理,本研究以前期转录组数据为基础,以筛选出的番茄根系组织中受M. enterolobii侵染诱导的上调表达基因T106为研究对象,通过RACE技术获得其全长cDNA(423 bp),同源比对和结构模型预测结果显示该基因编码类防御素蛋白。利用TRV病毒诱导的基因沉默技术沉默番茄植株中的T106基因,再对T106沉默和未沉默的植株接种M. enterolobii,观察线虫在番茄根系中的发育情况以及线虫诱导产生的巨型细胞的发育情况,测定根结百分率和线虫产卵量。结果表明,构建的沉默载体能够有效沉默番茄T106基因,沉默效率达85%;沉默植株根结百分率无显著减少,但根结内M. enterolobii的发育受到抑制,产卵量与对照相比减少了79.3%;同时观察到巨型细胞面积相比T106未沉默的对照植株,在各个侵染时期也均有减小。综上所述,T106可能是M. enterolobii靶向的感病基因。挖掘线虫靶向的植物感病基因对于寻找持久抗线虫病的新途径具有重要意义。

果胶杆菌属(Pectobacterium)是导致全球农作物经济损失的重要病原细菌之一,抗生素抗性菌株的产生加大了该病害的防控难度。本研究以不同寄主植物分离获得的果胶杆菌为材料,利用平板分析,获得一株野外形成的链霉素抗性菌株。通过基因组测序及比较基因组研究,明确其分类地位,并预测链霉素抗性基因。研究表明,自不同寄主分离的8个菌株中,云南黄花马蹄莲发病株获得的NJAU2,对链霉素存在高度抗性。NJAU2基因组总长5 062 459 bp,GC含量51.83%,N50长度306 378 bp,共有4 568个编码基因。基于果胶杆菌8个管家基因(fliA、fusA、glyA、gyrB、purA、rpoA、rpoS和secY)的MLSA多位点序列分析结果显示NJAU2与标准菌株P. aroidearum SCRI 109^T及已报道的菌株P. aroidearum PC1聚类在同一个分支,该结果与基于16S rRNA基因序列构建的系统发育关系一致,进一步NJAU2与各果胶杆菌的平均核苷酸一致性(ANI)、DNA-DNA杂交(isDDH)分析也支持这一结果。为此,将自然形成的链霉素耐性菌株NJAU2归属于果胶杆菌的新种:Pectobacterium aroidearum,命名为Pectobacterium aroidearum NJAU2。NJAU2的基因组中携带编码链霉素耐药基因集。抗生素耐药性综合数据库(CARD)比对发现NJAU2含有与7类耐药相关的328个耐药基因。此外,NJAU2基因组注释表明:其含有15个编码氨基糖苷类抗生素抗性基因,其中与链霉素抗性相关的基因有rpsL和gidB。马蹄莲软腐病病原菌NJAU2的发现,为果胶杆菌在链霉素抗性方向的研究提供了新材料。

为了明确贵州省黔西南州烟草中烟草脉带花叶病毒(tobacco vein banding mosaic virus,TVBMV)的发生和病毒的群体遗传结构,了解该TVBMV贵州烟草分离物上的遗传变异机制。利用电子显微镜负染色、超薄切片制样观察及分子生物学方法对采集自贵州省黔西南州兴义市具有典型TVBMV症状的烟草样品进行检测和鉴定,并利用生物信息学软件对其进行基于病毒分离物CP基因序列的系统进化和群体遗传结构分析。结果表明:采集的22份烟草样品中,TVBMV的检出率为13.64%;所获得的TVBMV贵州烟草分离物与GenBank上公布的其它42个分离物CP基因的核苷酸和氨基酸序列的一致性分别为94.1%~99.6%和93.4%~100%;基于CP氨基酸序列的系统发育分析按照地理分布将分离物划分为4个类群,聚类结果具有明显的地理分布特征;遗传多样性分析显示,受到地理分布的影响,各组TVBMV分离物均表现出较高的遗传多样性水平;种群遗传结构分析发现,负选择作用、遗传漂变和生态环境是TVBMV种群遗传变异的重要方式。研究结果为贵州烟草病毒病的防控和抗病育种提供一定的理论支持。

水稻是世界上重要的粮食作物。虽然针对水稻上为害严重的稻瘟病和白叶枯病,目前已克隆并鉴定了一些抗病基因,但相应的抗病资源依旧匮乏。本研究发现乙烯途径转录因子OsEIL4参与调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性反应。通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qPCR)检测发现OsEIL4基因在稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)和白叶枯菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)侵染时均诱导表达。所构建OsEIL4转基因水稻植株的抗病性分析结果显示,相比于野生型材料,OsEIL4基因编辑(OsEIL4敲除)和基因沉默水稻植株对这两种病原菌的抗性减弱,而OsEIL4过表达植株对二者的抗性增强。此外,qPCR检测发现,乙烯信号通路标记基因和防御基因OsPR1a和OsPR5在OsEIL4基因编辑稻株中下调表达,而在OsEIL4过表达稻株中上调表达,表明OsEIL4作为乙烯途径的正调控因子可通过调控防御基因表达介导水稻抗病性。亚细胞定位和酵母单杂交结果表明OsEIL4具有转录因子的特性,预示其可能通过行使转录调控功能参与水稻免疫反应。本研究挖掘到了一个具有广谱抗性的基因资源,将为水稻抗病分子育种提供新思路。

炭疽病是大豆生产上一种常见的真菌病害,不但影响大豆产量,而且严重影响籽粒活力、鲜豆荚的外观和食用品质。本研究从江苏省徐州市大豆产区采集大豆炭疽病病样,经过组织分离和纯化,从同一株大豆病株的茎秆上获得4株真菌分离物XZ-1~XZ-4。根据分离物的形态学特征以及基于ITS-TUB2多基因序列的系统发育分析结果,将分离物XZ-1和XZ-2菌株鉴定为平头炭疽菌(Colletotrichum truncatum),将XZ-3和XZ-4菌株分别鉴定为层出镰刀菌(Fusarium proliferatum)和木贼镰刀菌(Fusarium equiseti)。致病性测定结果表明这4种真菌均为致病菌,说明田间存在炭疽菌和镰刀菌复合侵染的现象。采用两种接种方法(离体豆荚菌丝液接种法、黄化苗下胚轴菌丝块接种法)分别对56个大豆材料的抗炭疽病性进行鉴定,结果显示:这两种接种方法的病情指数虽略有差异,但对大豆材料抗、感炭疽病的等级划分基本为同一类型,匹配率达92.9%;供试的56个大豆品种(系)中有3个表现抗病,19个表现中抗,未发现高抗和免疫品种,抗病材料占比39.3%。本研究从多种病菌复合侵染的大豆茎秆中成功分离到了具有较强毒力的大豆炭疽病菌,并通过改良豆荚接种方法和新设计的黄化苗下胚轴接种方法,快速准确地对不同大豆材料进行了抗炭疽病评价,筛选出部分大豆抗病品种(系),为抗病亲本的筛选和利用以及抗大豆炭疽病基因的发掘奠定了基础。

茄腐镰孢菌(Fusarium solani)寄主范围广泛,可引发生产上的毁灭性病害—根腐病。分泌蛋白在病原菌对植物的侵入、定殖和扩展等致病过程中起着重要作用,本研究利用SignalP、TMHMM、WoLF PSORT和PredGPI等软件对F. solani全基因组编码的17654条蛋白序列进行了分泌蛋白和效应子的预测分析,结果表明:F. solani基因组中有1032个分泌蛋白基因,占编码蛋白基因总数的5.85%。进一步利用dbCAN3等软件对经典分泌蛋白中的碳水化合物活性酶 (Carbohydrate-active enzymes, CAZymes) 进行预测,发现其中258个为CAZymes,以糖苷水解酶亚家族成员最多。分泌蛋白中效应蛋白(effector)的预测结果表明,F. solani中有185个潜在的效应蛋白,其中183个蛋白的功能可被PHI数据库注释到。利用农杆菌介导的植物瞬时表达系统,在本氏烟中对其中5个注释为增加F. solani毒力的效应蛋白进行验证,发现其中2个候选效应蛋白(XP_046140852.1 和XP_046131041.1)能够抑制由Bcl2关联X蛋白BAX (BCL2-associated X protein) 引起的细胞程序性死亡,可能在F. solani侵染致病过程中起重要作用。研究结果有助于揭示F. solani的致病分子机制,同时为F. solani与植物互作的深入研究提供了理论依据。

番茄褐色皱纹果病毒(tomato brown rugose fruit virus,ToBRFV)近年来在全球番茄产区快速发生蔓延,造成严重的经济损失。云南建水番茄上出现疑似ToBRFV感染的症状,并对周边番茄产区产生危害。本研究对云南建水田间疑似ToBRFV感染的番茄果实样品进行电子显微镜观察及RT-PCR检测鉴定,并进一步对分离株进行全基因组测序分析,构建系统进化树分析其与其它ToBRFV分离株的进化关系。结果表明,从感病的番茄果实上发现杆状病毒粒体,大小约18 nm×300 nm,具有烟草花叶病毒属病毒的典型形态特征;用ToBRFV特异性检测引物进行RT-PCR扩增得到591 bp目的片段,经NCBI blast比对,与ToBRFV具有最高一致率(达99%以上),将该分离株命名为ToBRFV-2022-JS(GenBank登录号:OR593752)。测序发现ToBRFV-2022-JS基因组全长6 386 nt,具有4个ORFs,分别编码126 kDa和183 kDa复制酶,30 kDa运动蛋白MP和17.5 kDa外壳蛋白CP。进化树分析显示该分离株与ToBRFV银川分离株(GenBank登录号:OR500698.1)的亲缘关系最近,核苷酸序列一致率为99.73%。上述结果表明云南建水番茄果实受到ToBRFV感染。该结果为ToBRFV在云南番茄产区的监测与防控提供了依据。

为开展河南省山药病毒种类及遗传变异的系统性研究,通过高通量测序(high-throughput sequencing)和RT-PCR检测疑似病毒病的山药样品188份,结果表明从山药样品中检测出5种病毒:日本山药花叶病毒(Japanese yam mosaic virus, JYMV)、油菜花叶病毒(youcai mosaic virus,YoMV)、山药潜隐病毒(yam latent virus, YLV)、蚕豆萎蔫病毒 2(broad bean wilt virus 2, BBWV 2)和淮山药黄斑花叶病毒(yam yellow spot mosaic virus, YYSMV)。JYMV、YoMV、YYSMV、 BBWV 2 和YLV的检出率分别为94.15%、87.23%、68.09%、42.02%和29.79%,其中98.94%的山药样品都存在复合侵染现象。本研究统计188份样品中共有20种复合侵染类型,其中JYMV+YYSMV+YoMV是主要复合侵染类型,检出率是26.60%。序列分析结果表明,YoMV和JYMV较保守,其次是YYSMV,YLV和BBWV 2变异较大,遗传进化树分析结果表明本研究获得的分离物与同一地区的分离物亲缘关系较近。同时HTS分析结果表明在山药上检测到其他未明确分类地位的病毒种类,因此后续还需全面系统地对河南省山药病毒的种类开展研究。

Citrus is one of the most important fruits in China and is cultivated extensively in southern China. Fusarium fujikuroi has been reported to cause diseases on various plants excluding citrus worldwide. In this study, by using tissue separation method, 23 Fusarium-like isolates were isolated from diseased citrus leaves from eight different citrus planting areas in Hubei province. STJ-4 was selected as a representative isolate for further analysis, which included analyses of morphological characteristics, partial sequences of ITS, EF-1α, and RPB1 genes, phylogenetic trees based on the three genes and pathogenicity. Results showed that the STJ-4 isolate was identified as F. fujikuroi, which is the first report of F. fujikuroi causing leaf rot disease on citrus. Our study is important for developing the prevention strategies against F. fujikuroi in the future.

希金斯炭疽菌(Colletotrichum higginsianum)是十字花科植物炭疽病的主要病原菌,在华南地区会严重危害菜心(Brassica parachinensis)的生产。小柱孢酮脱水酶(scytalone dehydratase,Scd)是DHN黑色素生物合成过程中的一个关键酶,在许多植物病原真菌中能够通过介导DHN黑色素的合成来影响致病力。本研究在希金斯炭疽菌中鉴定到一个保守的小柱孢酮脱水酶ChScd;而后通过RT-qPCR技术分析了ChSCD基因的表达情况,发现该基因在希金斯炭疽菌菌丝与附着胞的黑化过程中表达量显著上调;同时利用农杆菌介导的转化技术构建ChSCD基因的敲除与回补突变体菌株,用以分析ChSCD基因的生物学功能。结果表明,ChSCD基因的缺失阻断了希金斯炭疽菌中DHN黑色素的生物合成,菌丝与附着胞均丧失黑化能力,进而使ChscdΔ突变体对细胞壁干扰物质与氧化胁迫的耐受度、附着胞形成率、膨压以及致病能力均显著下降。综上所述,ChScd在希金斯炭疽菌的DHN黑色素的生物合成中具有重要的作用,进而影响该病菌的抗逆性、附着胞的形成率、膨压和致病能力。

黄瓜猝倒病是黄瓜苗期主要土传病害之一,随着设施黄瓜栽培面积的扩大,猝倒病的发生与危害在逐年加重。本研究从杭州地区茄子种植地的健康茄子植株根际土壤中分离筛选获得一株细菌ZF514,通过二分皿平板对峙法发现其挥发性物质对瓜果腐霉菌(Pythium aphanidermatum)有显著的拮抗效果。根据形态特征、生理生化特性,以及基于多基因(16S rDNA、gyrA和rpoB)的系统发育分析结果,确定ZF514菌株为贝莱斯芽胞杆菌(Bacillus velezensis)。ZF514菌株对多种病原真菌具有明显的拮抗作用。进一步将模拟微生物熏蒸处理的土壤用于盆栽试验,结果显示,盆栽所用土壤经ZF514菌株熏蒸处理后可显著降低黄瓜猝倒病的发生率,防效达63.69%。综上所述,产抑菌性挥发物质的B. velezensis ZF514菌株在微生物熏蒸防治土传病害方面具有一定的开发潜力。

淡紫紫孢菌(Purpureocillium lilacinum)对植物病原线虫具有良好的生防效果,但其田间应用长期局限于灌根、撒施和穴施等传统施药方式,亟需寻找更加高效的施药方法。本研究选取10种常见的水溶性肥料,通过平板测试及盆栽和田间试验,探究其对淡紫紫孢菌菌株36-1菌丝生长、产孢、孢子存活、根系定殖以及防治根结线虫病的影响。结果表明,史丹利、莱绿士、阿法姆和美乐棵4种水溶肥在商品推荐浓度范围内与菌株36-1的适配性相对较好,均能提高菌株36-1的孢子存活率及对南方根结线虫(Meloidogyne incognita)卵的寄生率。此外,上述4种水溶肥对菌株36-1发酵滤液毒杀线虫的能力均无显著影响。在人工接种M. incognita后线虫病发生较为严重的番茄地块中,将淡紫紫孢菌菌株36-1分别与美乐棵(2.5 g·L^-1)、莱绿士(0.5 g·L^-1)混合使用,在水肥药一体化条件下对根结线虫病的防治效果分别为39.41%和37.47%,与单独施用菌株36-1的防效无显著差异(P<0.05),但是番茄产量分别增加了34.64%和28.44%。因此,可以将淡紫紫孢菌应用于水肥系统,建立水肥药一体化的轻简化绿色防控作物线虫病害新模式。

由链核盘菌引起的褐腐病严重危害核果和仁果类水果的生产,极大影响我国水果的远距离销售与出口。基于对实生链核盘菌(Monilinia fructicola)基因组学和侵染早期转录组学分析,筛选到MfHMG5和MfHMG6基因在桃褐腐病菌侵染早期各时间段的表达量变化趋势相同,都在侵染1 h后显著下降,而后逐渐上升。为阐明两者的生物学功能,对MfHMG5的敲除和过表达转化子,MfHMG6的敲除和回补转化子的表型进行观察,发现MfHMG5基因的缺失和过量表达都降低褐腐病菌的生长速率和产孢能力,但不影响其致病力。MfHMG6基因的缺失降低了褐腐病菌的生长速率、致病力和产孢能力,且导致MfHMG5基因的表达量升高。本研究结果说明MfHMG5和MfHMG6参与调控桃褐腐病菌的生长与致病。

In the autumn of 2019, a new leaf spot disease was discovered on Zizania latifolia plants in two locations, Langya in Jinhua, and Daji in Lishui, Zhejiang Province. We isolated the pathogen using tissue separation method, and identified it as Epicoccum sorghinum through multiple methods, including morphological observation, biological identification and pathogenicity test. Besides, to prevent the effect of E. sorghinum on the yield and quality of Z. latifolia, 12 chemical fungicides were screened. Among these, prochloraz showed the best inhibitory effect on the pathogen. Additionally it had the least side effect on the growth of Ustilago esculenta, another mutually beneficial organism associated with Z. latifolia. So prochloraz can be used as an effective fungicide for the disease management. This study provides a scientific basis for the identification and understanding the leaf spot disease in Z. latifolia. It offers insights into the selection of chemical fungicides for its control, which is valuable for agricultural and disease management.

Anthracnose is one of the most important fungal diseases that pose significant threat to the production of Yunnan red pear cultivar ‘Caiyunhong’. The disease mainly causes fruit rot, resulting in a disease incidence of more than 35% in normal conditions. The causal agent was identified as Colletotrichum fructicola based on the morphological characteristics, phylogenetic relationship inferred from ITS, ACT, TUB and CHS sequences, and the result of pathogenicity test. This is the first report of C. Fructicola causing anthracnose on ‘Caiyunhong’ fruit in China, which provides a theoretical basis for effective prevention and control of the disease.

小麦条锈病是由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f. sp. tritici)引起的典型气传病害,严重威胁着小麦安全生产。明确条锈病的菌源中心与传播路径对病害防控策略的制定具有重要意义。本文系统梳理了近70年来,我国4代锈病工作者通过田间调查、群体遗传学分析和气流轨迹模拟等方法,在小麦条锈病菌源中心及传播路径方面取得的进展,提出了“以田间调查为基础,群体遗传学分析为核心,气流轨迹模拟为验证”的综合研究方法体系,指出尚需进一步验证的路径,探讨未来融合前沿技术实现传播路径修正与细化的可能性,提出由定性研究向定量研究的发展设想,为实现条锈病可持续防控策略的制定奠定基础。

植物与病原菌在长期协同进化过程中形成了高度复杂的互作关系,其核心在于病原菌效应子和植物免疫系统之间持续升级的攻防博弈。植物通过先天免疫系统激活多层次防御反应以抵御病原菌侵染,而病原菌则进化出多样化的效应子,这些效应子能够精确靶向植物免疫系统的关键调控节点:不仅能干扰病原相关分子模式触发的免疫(PAMP-triggered immunity,PTI)和效应子触发的免疫(Effector-triggered immunity,ETI)等基础免疫通路,还能调控植物激素信号转导和活性氧代谢等防御网络。更为关键的是,病原菌效应子通过直接调控寄主基因表达、靶向关键转录调控元件、调控表观遗传修饰及转录后修饰等策略,实现对寄主转录网络的系统性重编程,完成免疫逃逸与侵染致病。近年来,植物病原菌操纵寄主免疫应答的致病机制研究取得显著进展,本文系统综述了病原菌效应子通过干扰免疫信号通路和重编程寄主转录组等途径调控寄主免疫的分子机制,探讨了相关研究在抗病材料创制中的应用,为解析植物与病原菌互作机制及作物抗病育种提供了理论依据。

果生刺盘孢(Colletotrichum fructicola)是引起李树炭疽病的优势病原菌,属于胶孢刺盘孢复合群(C. gloeosporioides species complex)。本研究对该复合群中36个菌株的ApMat序列进行比对,进而根据C. fructicola特异性位点设计了1对针对该菌的特异性引物:F2(5′-CGTGACCCAGGAGGCGACCACGCATCTGT-3′)和R2(5′-GGTGATCTCCTAGCGTTCGTACGTCTAAT-3′),在此基础之上建立了PCR检测体系。结果表明,引物F2/R2可从C. fructicola基因组DNA中扩增出长度为132 bp的特异性目的条带,检测灵敏度达100 fg·μL^-1。利用该检测体系可从人工接种C. fructicola HN47-2菌株的李树叶片以及田间自然染病的李树叶片样品中快速检测出目标条带。本研究针对C. fructicola建立的灵敏、快速的特异性PCR检测方法为该菌引起的李树炭疽病的田间早期诊断、动态监测和精准防控提供了重要的技术支撑。

为探明栝楼蔓枯病的发生情况及病原种类,筛选出针对该病害的高效植物源抑菌剂,本研究对安徽省潜山市栝楼基地蔓枯病的田间症状进行了调查,对其病原进行了分离和纯化。根据形态学和分子生物学鉴定结果,将栝楼蔓枯病病原确定为Stagonosporopsis caricae。通过室内抑菌试验,测定了20种中草药提取物对S. caricae的抑菌活性,发现当提取物质量浓度为15 mg·mL^-1时,蛇床子、博落回提取物对S. caricae的抑制率＞90%,苦参、虎杖提取物的抑制率＞80%;蛇床子和苦参提取物对该病菌的EC₅₀值分别为0.1648~0.5289和0.7347~0.8332 mg·mL^-1,抑菌活性最为明显。该研究为栝楼蔓枯病的绿色防控提供了理论依据。

由橡胶树白粉菌(Oidium heveae)引起的橡胶树白粉病是影响橡胶产业的主要叶部病害之一,可导致橡胶树大量落叶,严重影响胶乳产量。培育和种植抗病品种是防治该病害最经济有效的措施,因此研究橡胶树抗白粉病蛋白及其调控网络对于解析橡胶树抗白粉病机制具有重要意义。本研究以O. heveae HO-1菌株接种后48 h和0 h (接种前)混合的古铜期橡胶树叶片为样本,利用Gateway技术构建了白粉菌侵染的橡胶树叶片cDNA初级文库,通过LR重组技术将初级文库分别重组到pGADT7-DEST和pPR3-N-DEST次级文库载体上,构建出膜体系和核体系酵母双杂交次级文库。这两个文库容量均大于1.0×10^-7 CFU,重组率为100%,插入片段长度在0.1~2.0 kb之间,平均长度为1.5 kb。同时,我们分别构建了橡胶树抗病蛋白HbCNL2的全长和富含亮氨酸重复 (Leucine-rich repeat, LRR) 结构域诱饵载体,并在核体系酵母文库中筛选出7个可能与HbCNL2 LRR结构域互作的蛋白。进一步通过酵母双杂交点对点验证,确定了HbKLCR1、HbGAIP这两个蛋白与HbCNL2 LRR结构域的互作。GO注释分析显示HbKLCR1具有蛋白质结合活性,HbGAIP参与赤霉素信号传导过程,二者可能在橡胶树的抗病反应中发挥作用。本研究构建的cDNA文库质量较高,完整性较好,为筛选获得针对白粉病菌的抗病蛋白、解析这些蛋白的功能以及构建蛋白质互作调控网络奠定了基础。