柳树疮痂病菌遗传转化体系建立文献综述

 2022-07-20 08:07

柳树疮痂病菌遗传转化体系研究文献综述

摘要:疮痂病菌危害嫩叶、嫩枝、幼果。春及初夏时,雨水多且气温不是很高,早上雾浓露重,疮痂病发病严重。利用遗传转化获得随机插入失活突变体是研究植物病原真菌致病性的一种重要手段。目前,农杆菌介导转化已成为疮痂病菌遗传转化的常用方法之一。用这种方法转化时,转化体的筛选可借助于营养缺陷型标记或显性选择标记进行。基因敲除可以精细地定点修饰和改造基因DNA片段。

关键词:疮痂病菌 农杆菌 遗传转化体系 基因敲除

引言:柳树树形优美,放叶、开花早,是北温带公园中主要树种之一,可培育成各种形状灌丛或作绿篱。园林景观中的水边绿化以柳树最宜,对空气污染及尘埃的抵抗力强,适合于都市庭园中生长。疮痂属真菌是一类广泛分布的植物病原菌,危害各种农作物和经济林木。柳树疮痂病菌是本实验室新分离报道的真菌,该病菌能够在柳树叶片上导致疮痂病斑,发病时会导致大量落叶、枯梢,影响柳树的外观,造成严重的经济损失。最近我们对该病菌的基因组进行了测序,发现了多个次生代谢物基因簇,可能与该病原菌的致病性相关。因此需要建立该菌的遗传转化体系,服务于将来的基因敲除工作。

疮痂病菌是一类引起植物表层组织局部突起坏死而形成干痂的菌类。植物的受害部位会形成疮痂状或木栓化、圆形或椭圆形的病斑,中央开裂或下陷。茎荚、瓜果、块根、块茎受害后的症状最为明显,严重时病斑连成片、果实畸形、肉质根茎发育不良;叶片受害造成歪扭,幼株致死。严重损害植物的经济价值和观赏价值。病菌在病残组织内中越冬,地上部分的病菌通过风雨传播,地下部分的病菌靠土壤中水分的移动及地下生物的活动传播,带菌种子或患病种薯可远距离传播。真菌中痂囊腔菌属、痂圆孢属、细菌中黄色单胞杆疮痂病菌属和放线菌中的链霉菌属都能引起疮痂病。目前,研究较多的有:柑橘疮痂病菌、花生疮痂病菌、番茄疮痂病菌、芒果疮痂病菌等。

柑橘疮痂病,俗称“癞头症”,是我国柑橘产区的常发性病害。发病时主要危害幼叶、新梢和幼果。受害较轻的幼果虽能继续长大,但果实发育不良且果小、皮厚、味酸,严重影响果实的品质,一般无法上市鲜售。发病严重时,幼叶、新稍扭曲畸形,幼果变褐脱落,从而导致产区柑橘经济价值严重受损。疮痂病菌以菌丝体在患病的枝、叶组织内越冬,至次年春季,当气温达到15°C以上且多雨高湿时,老病斑上便产生分生孢子;分生孢子可以借风和雨滴传播,萌发芽管从春梢嫩叶、花和幼果的表皮侵入。孢子的萌发温度为8-36°C,潜育期一般为10天左右,若温湿度适合,新病斑中又产生分生孢子,进行再侵染。如此循环,不断危害夏梢、秋梢和冬梢,最后以菌丝体在植物组织病部越冬。

花生,作为我国重要的经济作物和油料作物,连作重茬现象普遍,花生疮痂病病害连年加重,上升趋势明显,成为我国花生种植生产中最严重的病虫害之一。目前,国内外花生疮痂病的研究主要集中在发生危害、品种抗性评价、流行规律和防治措施等领域,对于花生疮痂病菌的生物学研究报道较少。花生疮痂病菌的菌丝生长和孢子萌发的最适温度均为25℃,最适PH分别为5、6,且该病菌能利用多种培养基及碳氮源,分生孢子和菌丝的致死温度分别为47℃和48℃。另外,光对于真菌的生长发育及次生代谢产物合成等重要生物过程具有调控作用。

柳树是全球生态系统的重要组成部分,一直在为人类的生活水平做出贡献。在全球范围内,大约有330–500种柳树,而中国则被认为是柳树的产地。柳树在中国已有2000多年的栽培历史,属落叶大乔木,杨柳科柳属,性喜湿地。果实为蒴果,成熟后2瓣裂,内藏种子多枚,种子上具有一丛绵毛;树皮组织厚,纵裂,老龄树干中心多朽腐而中空。柳树耐寒,耐涝,耐旱,喜温暖至高温。世界约520余种,中国有250余种,遍及全国各地。种类多,易杂交,杂种生长势和适应性强,可通过无性繁殖,获得优良无性系品种。另外,也可用植物组织培养的方法快速获取大量优质树苗。可美化环境,在生活、环保、医药等方面也有用途。在人文方面,柳树因柳和“留”同音,所以古人常以柳赠友,以表达依依惜别之情,为文人们所青睐,人们留下了大量精品诗词和文章。目前,关于柳树疮痂病菌的研究并不多。柳树疮痂病菌是本实验室新分离报道的真菌,该病菌能够在柳树叶片上导致疮痂病斑,发病时会导致大量落叶、枯梢,影响柳树的外观,破坏柳树的观赏价值,造成严重的经济损失。

最近我们对柳树疮痂病菌的基因组进行了测序,发现了多个次生代谢物基因簇,可能与该病原菌的致病性相关。在本研究中,我们将尝试建立柳树疮痂菌的农杆菌介导遗传转化体系。

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