Fifty-three isolates of Fusarium graminearum were obtained from corn and barley samples in several provinces of Korea. Gas chromatography-mass spectrometric analysis of trichothecenes produced by these isolates revealed that 37 and 16 isolates were nivalenol (NIV)- and deoxynivalenol (DON)-chemotypes, respectively. Two hundred and seventy-five nitrate-nonutilizing (nit) mutants were obtained from the isolates. Of these mutants, 187 were identified as nit1, nit3, or NitM, but 88 could not be identified as one of these classes. The highest frequency of nit mutant was nit1 (65%), followed by nit3 (20%) and NitM (15%). Higher frequency of NitM was observed in DON-chemotypes than in NIV-chemotypes. The mutants were used for vegetative compatibility group (VCG) analysis by examining heterokaryosis using complementary mutant pairs. No heterokaryon formation was observed among all 1,248 pairwise combinations, suggesting that all isolates tested belong to different VCGs. Higher frequency of self-incompatibility was observed in NIV-chemotypes than in DON-chemotypes. These results suggest that the like-lihood of asexual genetic recombination may be very low I F. graminearum under the field condition.
The filamentous fungus Fusarium graminearum is an important cereal pathogen. Although quantitative realtime PCR (qRT-PCR) is commonly used to analyze the expression of important fungal genes, no detailed validation of reference genes for the normalization of qRT-PCR data has been performed in this fungus. Here, we evaluated 15 candidate genes as references, including those previously described as housekeeping genes and those selected from the whole transcriptome sequencing data. By a combination of three statistical algorithms (BestKeeper, geNorm, and NormFinder), the variation in the expression of these genes was assessed under different culture conditions that favored mycelial growth, sexual development, and trichothecene mycotoxin production. When favoring mycelial growth, GzFLO and GzUBH expression were most stable in complete medium. Both EF1A and GzRPS16 expression were relatively stable under all conditions on carrot agar, including mycelial growth and the subsequent perithecial induction stage. These two genes were also most stable during trichothecene production. For the combined data set, GzUBH and EF1A were selected as the most stable. Thus, these genes are suitable reference genes for accurate normalization of qRT-PCR data for gene expression analyses of F. graminearum and other related fungi.
Fusarium spp가 1976년 포장에서 채집한 벼밀 보리에서 분리되었다. 병원성이 있는 것은 Fuarium(Calonectria) nivale, F.(Gibberella) moniliforme와 F.(Gibberella) roseum 'Graminearum'과 'Avenaceum'이었다. 부생균가운데 F.(Nectria) episphaeria가 분리되었다. F. nivale와 F. episphaeria의 완전시대인 Calonectria Nectria가 발견되었고 이것들은 한국에서 보고되지 않은 것으로 보인다. 분리된 Fusaria는 벼에서 $66.3\%$가 F. moniliforme 이고 보리, 밀에서$68.2\%$가 F. roseum 'Graminearum 이었다. 자낭각은 실험실 조건하에서 형성되었고 F. moniliforme는 밀이삭, 보리씨에 접종한 결과 병원성이 나타났다.
토마토의 엽권에서 분리한 Fusariym graminearum이 분비하는 물질은 벼 도열병균(Pyricularia oryzae)의 여러 종의 식물병원 진균에 대한 항균활성을 나타내었으며, 이러한 활성물질을 PDA에서 본 균을 배양 한 후 chloroform으로 추출하여 분리정제 하였다. HPLC에 의하여 5종류의 활성 물질을 분획하였으며, 그중 1번(F402) 화합물을 벼 도열병균(P. oryzae)을 포함한 22개 식물 병원 진균에 대하여 살균 활성범위를 조사한 결과, 이 화합물은 50$\mu\textrm{g}$/ml 농도에서 Pythium ultimum, Rhizoctonia solani, Sclerotinia sclerotiorum은 전혀 억제하지 못하였으며, Phytophthora spp., Cladosporium fulvum, Fusarium spp., Corynespora cassicola에는 어느 정도의 활성이 있었지만 낮게 나타났고, P. oryzae, Cochliobolus miyabeanus, Alternaria solani는 100% 억제하여 활성이 높게 나타났다. 또한 장내 세균에 대한 활성을 MIC로 비교할 때 Streptococcus pyogenes, Streptococcus faecium에 대하여는 각각 12.5, 25 $\mu\textrm{g}$/ml였고 Staphylococcus aureus는 25-50$\mu\textrm{g}$/ml으로 나타났으며, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhimurium, Klebsiella aerogenes, Enterobacter cloacae에서는 100$\mu\textrm{g}$/ml 이상으로 활성이 나타나지 않았다. F402를 200$\mu\textrm{g}$/ml의 농도로 직접 살포한 식물체에서의 방제효과는 벼도열병, 벼 깨씨무늬병, 보리 흰 가루병에 대하여는 80%이상이었으나, 벼 잎집무늬마름병, 오이 잿빛곰팡이병, 토마토 역병, 밀 녹병에서는 낮았다.
We performed diagnostic PCR assays and a phylogenetic analysis using partial sequences of TEF1 (translation elongation factor-1) to determine the trichothecene chemotypes and genetic diversity of F. graminearum isolates from maize and rice samples collected in 2009 in Korea. PCR using a species-specific primer set revealed a total of 324 isolates belonging to the putative F. graminearum species complex. PCR with trichothecene chemotypespecific primers revealed that the nivalenol (NIV) chemotype was predominant among the fungal isolates from rice (95%) in all provinces examined. In contrast, the predominant chemotype among the corn isolates varied according to region. The deoxynivalenol (DON) chemotype was found more frequently (66%) than the NIV chemotype in Gangwon Province, whereas the NIV chemotype (70%) was predominant in Chungbuk Province. Phylogenetic analysis showed that all DON isolates examined were clustered into lineage 7, while the NIV isolates resided within lineage 6 (F. asiaticum). Compared with previous studies, the lineage 6 isolates in rice have been predominantly maintained in southern provinces, while the dominance of lineage 7 in maize has been evident in Gangwon at a slightly reduced level.
Fusarium graminearum virus 2 (FgV2) infects Fusarium graminearum strain 98-8-60 and has at least five segments of double-stranded RNAs (dsRNAs), denoted as dsRNA-1 to dsRNA-5. In this study, the genome of FgV2 was sequenced and its phylogenetic relationship with other mycoviruses was analyzed. The lengths of FgV2 dsRNAs 1-5 ranged from 2414 to 3580 base pairs (bp). The 5' and 3' untranslated regions (UTRs) are highly conserved, and each dsRNA segment had 78-105 and 84-306 bp of 5' and 3' UTRs, respectively. Each dsRNA segment contained a single open reading frame (ORF). Computer analysis of dsRNA-1 revealed a putative open reading frame (ORF) that shows high sequence identity with an RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) containing eight conserved motifs. dsRNAs 2-5 also each contain one putative ORF coding for products of unknown function. The sequences of FgV2 dsRNA-2 and dsRNA-3 have significant sequence identity with Magnaporthe oryzae chrysovirus 1 (MoCV1) dsRNA-3 and -4, respectively. When compared to other dsRNA mycoviruses in a phylogenetic analysis of the putative RdRp protein, FgV2 was found to form a distinct virus clade with Aspergillus mycovirus 1816 and MoCV1 in the family Chrysoviridae.
Protein phosphatase 2A (PP2A), a family of serine/threonine protein phosphatases, plays an important role in balancing the phosphorylation status of cellular proteins for regulating diverse biological functions in eukaryotic organisms. Despite intensive studies in mammals, limited information on its role is available in filamentous fungi. Here, we investigated the functional roles of genes for a putative B' delta regulatory subunit (FgPP2AR) and a catalytic subunit (FgPP2AC) of PP2A in a filamentous ascomycete, Fusarium graminearum. Molecular characterization of an insertional mutant of this plant pathogenic fungus allowed us to identify the roles of FgPP2AR. Targeted gene replacement and complementation analyses demonstrated that the deletion of FgPP2AR, which was constitutively expressed in all growth stages, caused drastic changes in hyphal growth, conidia morphology/germination, gene expression for mycotoxin production, sexual development and pathogenicity. In particular, overproduction of aberrant cylindrical-shaped conidia is suggestive of arthroconidial induction in the ${\Delta}FgPP2AR$ strain, which has never been described in F. graminearum. In contrast, the ${\Delta}FgPP2AC$ strain was not significantly different from its wild-type progenitor in conidiation, trichothecene gene expression, and pathogenicity; however, it showed reduced hyphal growth and no perithecial formation. The double-deletion ${\Delta}FgPP2AR;{\Delta}FgPP2AC$ strain had more severe defects than single-deletion strains in all examined phenotypes. Taken together, our results indicate that both the putative regulatory and catalytic subunits of PP2A are involved in various cellular processes for fungal development in F. graminearum.
품종(品種)별로 포장(圃場)에서 임의(任意)로 채집(採集)하여 병원균(病原菌)을 분리(分離)한 결과(結果) Fusarium moniliforme와 F. roseum 'Graminearum' 품종(品種)에 따라 분리(分離) 비율(比率)이 다르나 공시(供試)한 품종(品種)에서 거의 다 분리(分離)되었다. 특(特)히 F. roseum 'Graminearum'은 현미(玄米)에서도 높은 분리비율(分離比率)을 보였다. 참새 피해(피해)를 받은 이삭에서 F. moniliforme의 Sporodochia가 많이 형성(形成)되었으며 벼 별구에서도 . F. moniliforme등 많은 병원균(病原菌)이 분리(分離)되었다. 저지원 시험결과 P242가 F. moniliforme에 대하여 저지비교(效果)가 가장 좋았으나 소독(消毒)후 종피(種皮)에서는 병원균(病原菌)이 거의 분리(分離)되지 않았으나 현미(玄米)에서는 키다리병원균(病原菌)인 F. moniliforme가 많이 분리(分離)되었다. 소독시간별(消毒時間別) 약효(藥效)를 보면 4시간 동안 처리하면 12시간 24시간 36시간 보다 약효가 띨어졌으며 $30^{\circ}C$에서 36 시간 처리한것이 가장 종은 것으로 나타났다.
Prodi, A.;Purahong, W.;Tonti, S.;Salomoni, D.;Nipoti, P.;Covarelli, L.;Pisi, A.
The Plant Pathology Journal
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제27권4호
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pp.354-359
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2011
Chemotype composition of Fusarium graminearum strains, isolated from durum wheat kernels from naturally FHB infected fields in Northern and Central Italy, was investigated by multiplex PCR. The different climatic and environmental conditions of the two examined areas separated by the Apennines affected the composition of chemotypes. 15Ac-DON chemotype was predominant in both the sub areas. Nivalneol chemotype was more frequent in the warmer sub area.
The complex enzyme pool secreted by the phytopathogenic fungus Fusarium graminearum in response to glucose or hop cell wall material as sole carbon sources was analyzed. The biochemical characterization of the enzymes present in the supernatant of fungal cultures in the glucose medium revealed only 5 different glycosyl hydrolase activities; by contrast, when analyzing cultures in the cell wall medium, 17 different activities were detected. This dramatic increase reflects the adaptation of the fungus by the synthesis of enzymes targeting all layers of the cell wall. When the enzymes secreted in the presence of plant cell wall were used to hydrolyze pretreated crude plant material, high levels of monosaccharides were measured with yields approaching 50% of total sugars released by an acid hydrolysis process. This report is the first biochemical characterization of numerous cellulases, hemicellulases, and pectinases secreted by F. graminearum and demonstrates the usefulness of the described protein cocktail for efficient enzymatic degradation of plant cell wall.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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