水稻稻曲病(rice false smut,RFS)是由半知菌亞門綠核菌屬綠核菌引起的一種水稻穗部真菌病害,分布廣泛,危害嚴(yán)重。不僅危害糧食產(chǎn)量,其產(chǎn)生毒素還危害人畜健康。近年來,該病害逐步上升為我們水稻新三大病害之一。關(guān)于稻曲病的研究也越來越多,但對于稻曲病的發(fā)病機理仍有許多未解之謎。最近研究表明,稻曲病菌特異侵染水稻花絲形成稻曲球,但也有研究者認(rèn)為花藥和柱頭也可能被侵染。對于花絲是否是稻曲病菌的唯一或必須侵染位點仍不明確。此外,我們前期研究中發(fā)現(xiàn)稻曲病菌侵染水稻穎花導(dǎo)致受精灌漿被阻斷、不能形成種子,但水稻灌漿相關(guān)基因被上調(diào)表達(dá)。由此猜測稻曲病菌侵染水稻后可能劫持水稻的灌漿系統(tǒng),將營養(yǎng)用于稻曲球生長。基于此,本論文利用顯微切片技術(shù)對一個無雄蕊突變體水稻進行稻曲病菌侵染過程觀察,并對稻曲病菌激活水稻灌漿相關(guān)基因的分子機制開展研究。主要取得了以下研究結(jié)果：(1)稻曲病菌能夠成功侵染無雄蕊突變體水稻,并形成稻曲球,說明花絲并不是稻曲病菌成功侵染水稻穎花所必須的。(2)通過樹脂切片分析,發(fā)現(xiàn)稻曲病菌能夠侵染無雄蕊突變體水稻的子房及柱頭分支。(3)通過對稻曲球進行透射電子顯微鏡分析,發(fā)現(xiàn)被稻曲病菌侵染后的水稻子房細(xì)胞出現(xiàn)類似正常灌漿子房細(xì)胞中的囊泡結(jié)構(gòu),暗示稻曲病菌侵染水稻穎花激活水稻灌漿過程。(4)為了明確水稻灌漿基因的激活是否是發(fā)病進程中的重要環(huán)節(jié),我們鑒定了灌漿缺陷突變體水稻gif1、risbzl和pdil-1,下一步將對其進行稻曲病菌接種,分析發(fā)病進程及稻曲球形成的變化。同時,我們構(gòu)建了種子灌漿相關(guān)基因融合報告基因的轉(zhuǎn)基因水稻,為明確稻曲病菌激活水稻灌漿基因的時空特征提供了材料基礎(chǔ)。(5)利用熒光素酶雙報告系統(tǒng)篩選出三個能夠激活灌漿相關(guān)基因OsRISBZl的稻曲病菌效應(yīng)因子：UvGFA(Ustilaginoidea virens grain filling actor) 1,UvGFA2,UvGFA3。目前,正對這三個效應(yīng)子進行轉(zhuǎn)基因功能驗證。(6)利用本生煙瞬時表達(dá)系統(tǒng)對稻曲病菌效應(yīng)因子進行亞細(xì)胞定位研究,發(fā)現(xiàn)Uv_1214等15個效應(yīng)因子定位在核上和膜上,Uv_1114等6個效應(yīng)因子定位在膜上和質(zhì)體上,Uv 1324等7個效應(yīng)因子定位在膜上,效應(yīng)因子UvGFA3則呈點狀分布。綜上所述,本研究通過對無雄蕊水稻突變體進行稻曲病菌人工接種,發(fā)現(xiàn)在沒有花絲的情況下稻曲病菌也能夠侵染水稻并形成稻曲球,突變體子房和柱頭分支可被侵染,說明花絲并不是稻曲病菌的唯一侵染位點。稻曲病菌侵染水稻穎花不僅激活灌漿相關(guān)基因的表達(dá),而且使感病子房細(xì)胞中出現(xiàn)類似灌漿子房細(xì)胞中的囊泡結(jié)構(gòu)。稻曲病菌可能通過分泌效應(yīng)因子UvGFA1,UvGFA2,UvGFA3調(diào)控水稻灌漿基因的表達(dá),從而劫持營養(yǎng)庫。本研究揭示了稻曲病菌侵染水稻的新途徑,提出了稻曲病菌侵染水稻形成稻曲球的特殊機制,對認(rèn)識與防控稻曲病具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S435.111.4

【參考文獻】

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本文編號：1568949