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World File Search System卵菌
卵菌作为生物防治剂：揭示其在植物病害防治中的潜力和机制 Li Y 1* 、Ahmadi F 2* 、Wan S 1 和 Kariman K 2 1
植物病害爆发代表着全球粮食安全和环境可持续性的重大挑战，导致初级生产力下降、生物多样性减少，以及全球严重的粮食/饲料短缺。合成杀菌剂的滥用已经对人类健康和生态系统造成了重大危害。某些人类疾病，如阿尔茨海默氏症和自闭症，在过去几十年中急剧上升，这一趋势部分归因于现代农业和园艺中杀菌剂的使用/过度使用。鉴于这些令人担忧的迹象，现在应该重新考虑植物病害管理策略了。使用某些有益微生物（称为生物防治剂）有望成为对抗植物病原体的环保方法。卵菌通常被视为植物界的坏人，通过晚疫病、猝倒病和枯萎病等破坏性疾病造成混乱，这可能会造成灾难性的后果，例如爱尔兰马铃薯饥荒。然而，并非所有卵菌都是有害的！有些菌是伪装的好家伙，显示出帮助我们对抗植物疾病的潜力，可以作为有效的生物防治剂。了解生物防治卵菌保护作用的潜在机制对于实现理想结果和制定创新策略至关重要。卵菌的生物防治机制可分为五类：i）菌寄生，ii）分泌溶解酶，iii）与病原体竞争营养和空间，iv）诱导系统抗性（ISR），v）产生注射细胞（枪细胞）。本综述阐明了卵菌采用的生物防治机制，强调了它们的潜在实际意义以及对植物生长的积极影响。本文还讨论了影响生物防治卵菌功效的土壤和环境因素，以及旨在提高其生物防治效率或扩大目标病原体范围的各种策略。尽管对生物防治卵菌的了解取得了进展，但由于受环境条件、土壤类型、接种物活力、竞争微生物的影响，其田间表现不一致，因此其商业应用面临挑战。通过开发稳定的配方、基因改造、合成生物学、结合多种菌株以及与其他农艺实践相结合来提高生物防治卵菌的功效，可以帮助克服这些挑战并促进其在可持续农业中的应用。进行全面的风险评估以避免非目标效应，并简化监管审批流程也至关重要。了解生物防治卵菌如何抵抗植物病原体将提高我们对有益和有害微生物之间相互作用的基本认识，增强我们预测受其影响的植物疾病发展动态的能力
使用牛津纳米孔扩增子测序的温室灌溉水中真菌和卵菌病原体的早期评估
水传播植物的致病真菌和卵菌是温室生产系统中的主要威胁。对这些病原体的早期检测和量化将使我们能够及时治疗所需的经济和生物阈值，从而改善有效的疾病管理。在这里，我们使用了牛津纳米孢子的扩增子来分析从用于生长番茄，黄瓜和Aeschynanthus sp的温室收集的灌溉水中的微生物群落。真菌和卵形群落的特征是使用放大整体内部转录垫片（ITS）区域的引物。为了评估小兵测序的灵敏度，我们将串行稀释的模拟DNA刺激到图书馆制备之前从温室水样品中分离的DNA中。真菌和卵骨读数的相对丰盛在温室灌溉水中和来自番茄番茄的设置中的水样中与众不同。在相应的连续稀释样品中衍生出的源自真菌和卵形模拟群落的序列读数是成比例的，因此确认了最小值扩增子测序对环境监测的适用性。通过使用尖峰标准来测试使用小兵测试定量的可靠性，我们发现样品中尖峰ins的检测受到了真菌或卵形DNA的背景量的高度影响。我们观察到，与较长的尖峰（> 790bp）相比，我们大多数稀释液的长度较短（538bp）的尖峰在我们的大部分稀释液中产生。此外，相对于稀释序列，序列读数不均匀，并且在具有最高DNA浓度的背景样品中最不可检索，这表明性能的动态范围狭窄。我们建议对小兵测序进行连续的基准测试，以改善未来快速植物性诊断和监测的定量元编码工作。
卵菌门致病疫霉菌
事实证明，CRISPR-Cas 编辑系统是功能基因组学研究的有力工具，但它们在许多非模型物种中的有效性仍然有限。在马铃薯和番茄病原菌疫霉菌中，之前开发了一种编辑系统，该系统表达毛螺菌科细菌 Cas12a 内切酶 (LbCas12a) 和来自 DNA 载体的引导 RNA。然而，该方法效率低下。基于编辑受疫霉菌生长和内切酶催化的最佳温度不匹配限制的假设，我们测试了两种策略，将两个目标基因的编辑频率提高了约 10 倍。首先，我们发现 LbCas12a (D156R) 中的突变可以促进编辑，据报道，这种突变可以在更宽的温度范围内扩大其催化活性。其次，我们观察到，在较高温度下瞬时孵育转化组织可以增强编辑效果。这些修改应该使 CRISPR-Cas12a 更适用于研究 P. infestans 及其亲属中的基因和蛋白质功能，特别是在较低温度下生长最佳的物种。
一种改良的农杆菌介导的针对两种卵菌病原体的转化方法
卵菌是一类丝状微生物，其中包括对粮食安全和自然生态系统的最大威胁之一。然而，这些生物的致病机制和发育的大部分分子基础仍有待了解，这主要是由于缺乏有效的基因操作方法。在本研究中，我们开发了针对两种重要的卵菌物种 Phytophthora infestans 和 Plasmopara viticola 的改良转化方法，这两种物种给农业生产带来了毁灭性的损害。作为研究的一部分，我们通过在农杆菌中原核表达 AtVIP1（VirE2 相互作用蛋白 1）建立了一种改良的农杆菌介导转化 (AMT) 方法，AtVIP1 是拟南芥的一个 bZIP 基因，是 AMT 所必需的，但在卵菌基因组中不存在。使用新方法，我们提高了两种 P . infestans 菌株的转化效率。我们进一步使用改良的 AMT 方法获得了 P . viticola 的阳性 GFP 转化子。通过将此方法与 CRISPR/Cas12a 基因组编辑系统相结合，我们成功进行定点诱变，并在两个马铃薯致病疫霉基因中产生了功能丧失的突变。我们编辑了一个 MADS-box 转录因子编码基因，发现 MADS-box 的纯合突变导致孢子形成不良和毒力显著降低。同时，我们针对马铃薯致病疫霉中单拷贝无毒力效应基因 Avr8 进行了定点突变，编辑后的转化子对携带同源抗性基因 R8 的马铃薯具有毒性，这表明 Avr8 的缺失导致病原体成功逃避宿主的免疫反应。总之，本研究报告了一种改进的遗传转化和基因组编辑系统，为加速卵菌和其他微生物的分子遗传学研究提供了一种潜在的工具。
卵菌的转化系统、基因沉默和基因编辑技术
卵菌是一类多样化的丝状产孢生物，由数百种臭名昭著的病原体组成。其中一些已被列入全球检疫名单，并受到国家和国际法律的严格管制，以防止其传播（Rossmann 等人，2021 年）。宿主包括主要养殖鱼类和植物物种，以及自然生态系统中的众多动物和植物物种（Cao 等人，2012 年；Fern andez-Ben eitez 等人，2008 年；Kamoun 等人，2015 年；van den Berg 等人，2013 年）。卵菌是一类在分类学上截然不同的真核微生物大类，它与真菌有一些相同的生理和形态特征（例如，都有菌丝和不同的孢子类型），但在系统发育上与异鞭毛藻有亲缘关系（Baldauf 等人，2000 年；Latijnhouwers 等人，2003 年）。卵菌与真真菌可通过一些只有卵菌才具备的生化和细胞学特征来区分：a) 纤维素是菌丝壁的主要微纤维成分；b) 胞质致密体/指纹液泡含有磷酸化的 β-(1,3)-mycolaminarin 葡聚糖；c) 二倍体叶状体，减数分裂先于配子形成；d) 线粒体有管状嵴；最后 e) 利用 a - ε -二氨基庚二酸赖氨酸合成途径 ( Beakes 等人，2012 年)。卵菌生长的环境条件和宿主范围广泛，这反映在其系统发育多样性中 ( Thines，2014 年)。在过去的几十年里，宿主与卵菌相互作用的研究结合基因组学和转录组学，对卵菌如何感染宿主有了相当深入的了解 ( Burra 等人，2017 年)。了解许多相互作用分子的作用对于有针对性地制定管理策略非常重要。已确定卵菌会分泌一系列效应蛋白，这些效应蛋白可以改变宿主的免疫系统以促进感染（Bozkurt 等人，2012 年；de Bruijn 等人，2012 年；Fabro 等人，2011 年）。然而，不同卵菌病原体在感染过程中产生的大量分子尚未得到解释。为了在体内对这些分子进行功能分析，对卵菌进行基因改造的技术至关重要，例如 RNAi（Saraiva 等人，2014 年；Whisson 等人，2005 年）、稳定转化（Judelson 等人，1993 年）或 CRISPR/Cas（Fang 和 Tyler，2016 年）。卵菌的分子技术发展速度比真菌慢，目前仅限于相对较少的物种，与真菌相比效率较低。由于卵菌内部的异质性，转化方案需要针对每个物种进行优化，并且在同一物种内，通常针对每个菌株进行优化。因此