【摘要】：由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是水稻生產(chǎn)中最為嚴重的病害之一。對稻瘟病的控制也是水稻生產(chǎn)研究中急需解決的難題。而稻瘟病菌基因功能研究的開展,則有利于更好地了解其病原真菌的生物學特性,從而提出更有針對性的防控措施。過氧化物酶體(peroxisome)作為真核生物細胞內(nèi)的一類單層膜細胞器,參與p-氧化、乙醛酸循環(huán)及活性氧的分解等生化反應(yīng),影響著病原真菌的生長發(fā)育、產(chǎn)孢、侵入、寄生等各個環(huán)節(jié),在病原真菌的致病過程中起著必不可少的作用。過氧化物酶體自身不含有DNA,所有膜蛋白和基質(zhì)酶類等均由核基因編碼,并在細胞質(zhì)中合成后通過自身具有的定位信號蛋白(Peroxisome Targeting Signal,PTS)合成,從而被識別并轉(zhuǎn)運定位至過氧化物酶體上。參與過氧化物酶體形成的蛋白被稱為Peroxins,是由PEX基因編碼調(diào)控的。然而在過氧化物酶體的形成過程中,不同PEX基因間存有各種互作和分工,而不同物種間同一PEX基因的功能也不盡相同。目前的研究發(fā)現(xiàn),過氧化物酶體基質(zhì)蛋白的轉(zhuǎn)運過程大致可以分為識別并與受體結(jié)合、定位、運輸、受體再循環(huán)等幾個環(huán)節(jié)。其中與信號蛋白結(jié)合的基質(zhì)蛋白卸下并運輸裝配的工作則主要通過PEX2、 PEX10、PEX12編碼的環(huán)脂結(jié)構(gòu)完成。而PEX1、PEX4、 PEX6等基因則起到了最后讓信號蛋白能夠回到細胞質(zhì)中循環(huán)再利用的作用。然而,絲狀真菌中的過氧化物酶體形成相關(guān)基因的研究還是相當有限的。因此,對稻瘟病菌的PEX基因的研究是有意義、有必要的。關(guān)于稻瘟病菌中編碼環(huán)脂結(jié)構(gòu)的MoPEX2、MoPEX12基因已有研究,而另一個結(jié)構(gòu)因素Pex10p在稻瘟病菌中的作用機制尚不清楚,因此本文首先對稻瘟病菌中的MoPEX10基因進行了功能分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：稻瘟病菌、小麥赤霉病菌以及粗糙脈孢霉菌中的PEX10蛋白序列最為接近。蛋白的亞細胞定位證明Mopex10p可定位于過氧化物酶體上。MoPEX10的敲除會造成過氧化物酶體基質(zhì)蛋白的定位異常�！鱩opex10突變體的生理生化代謝受到顯著影響,包括突變體的生長速率減緩、完全培養(yǎng)基上生長的菌落扁平、氣生菌絲密度降低;分生孢子的產(chǎn)量顯著降低；同時脂類物質(zhì)的利用能力被破壞,活性氧的耐受性減弱,細胞壁完整性也受到影響；MoPEX10的缺失同時也使得稻瘟病菌的孢子萌發(fā)率及附著胞形成率顯著下降；24h培養(yǎng)后分生孢子內(nèi)仍存有脂類物質(zhì)；突變體附著胞膨壓相較于野生型菌株下降明顯。大麥及水稻接種實驗表明△mopex10的致病能力均下降明顯,部分接種方式無法產(chǎn)生病斑,由此證實MoPEX10為稻瘟病菌的致病過程中所必需的。PEX1、PEX4是已知的調(diào)控過氧化物酶體信號蛋白循環(huán)再利用的重要基因。然而迄今為止,病原真菌中該機制的研究尚未有報道。因此,本文對稻瘟病菌MoPEX1、 MoPEx4這兩個基因功能進行了分析,研究后發(fā)現(xiàn)：稻瘟病菌PEX1、PEX4與小麥赤霉病菌及粗糙脈孢霉菌中同源基因的蛋白序列最為接近。蛋白的亞細胞定位證明Mopex1p與Mopex4p可定位于新產(chǎn)生的過氧化物酶體上。MoPEX1、MoPEX4的敲除均能夠造成過氧化物酶體基質(zhì)蛋白的定位異常�！鱩opex1與△mopex4突變體的生長速率減緩、完全培養(yǎng)基上生長的菌落扁平、氣生菌絲密度降低、黑色素化的程度下降；分生孢子的產(chǎn)量顯著降低；同時脂類物質(zhì)的利用能力被破壞,活性氧的耐受性減弱,細胞壁完整性也受到影響；MoPEX1、MoPEX4的缺失均使得稻瘟病菌的孢子萌發(fā)率及附著胞形成率顯著下降；24h培養(yǎng)后突變體的分生孢子內(nèi)仍存有脂類物質(zhì)；突變體附著胞膨壓相較于野生型菌株下降明顯。大麥及水稻接種實驗表明△mopex1與△mopex4的致病能力均下降明顯,其中△mopex1無法產(chǎn)生病斑,而在對葉片進行刮傷及燙傷處理后,致病性均能夠有一定的恢復,但仍弱于野生型,表明MoPEX1與MoPEx4均為稻瘟病菌的致病過程中所必需的。綜上,MoPEX1、MoPEX4/MOPEX10三個基因均參與了稻瘟病菌生長發(fā)育和致病相關(guān)過程,研究結(jié)果深入了對稻瘟病菌中過氧化物酶體功能的認識。
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【學位授予單位】：杭州師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S435.111.41

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1 顧卓侃;稻瘟病菌過氧化物酶體形成相關(guān)基因MoPEX1、MoPEX4、MoPEX10在生長發(fā)育及致病過程中的作用[D];杭州師范大學;2016年

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本文編號：2355803