【摘要】：辣椒疫霉病是世界上普遍存在的土傳性土壤病害,其危害范圍極其廣泛,每年對(duì)全世界范圍內(nèi)的蔬菜生產(chǎn)造成極大的破壞和影響。全世界上有關(guān)辣椒疫霉病最早進(jìn)行記載的是Leonian(1892),他在墨西哥發(fā)現(xiàn)了辣椒疫霉病,并確定了病原菌是Phytophthora capsici。關(guān)于辣椒疫霉病的防治,目前主要是化學(xué)農(nóng)藥防治,同時(shí),也帶來(lái)了眾多農(nóng)藥殘留、植株抗藥性增強(qiáng)等一系列問(wèn)題;另一方面,由于辣椒疫霉菌具有很強(qiáng)的變異能力,增加了抗病品種研發(fā)的難度�？傮w而言,辣椒疫霉病的防控是中國(guó)乃至全世界范圍內(nèi)的一個(gè)巨大難題,需要近一步深入研究。辣椒疫霉是植物病原卵菌中重要的病原菌,其存在大量的RxLR效應(yīng)因子,辣椒疫霉侵染植物宿主過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的RxLR效應(yīng)分子,對(duì)植物的抗病反應(yīng)造成破壞和影響。所以,研究辣椒疫霉RxLR效應(yīng)因子的功能和結(jié)構(gòu),對(duì)了解辣椒疫霉致病機(jī)理,控制疫霉病發(fā)展具有重要意義。本研究是以本實(shí)驗(yàn)室采集、分離和保存的高致病性的辣椒疫霉SD33為實(shí)驗(yàn)材料,結(jié)合相關(guān)的深入研究,對(duì)本實(shí)驗(yàn)室辣椒疫霉菌株SD33中的RxLR效應(yīng)分子進(jìn)行了如下研究:1.根據(jù)JGI辣椒疫霉菌基因組數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)辣椒疫霉RxLR效應(yīng)分子基因進(jìn)行篩選、克隆和生物信息學(xué)的分析。通過(guò)NCBI的序列對(duì)比,經(jīng)過(guò)功能的研究,確定篩選的效應(yīng)因子。2.提取辣椒疫霉SD33基因組DNA,克隆辣椒疫霉基因組的效應(yīng)因子,進(jìn)行生物信息學(xué)預(yù)測(cè)及分析。將福建、江西等地的辣椒疫霉菌株(小種)與SD33篩選的RxLR23進(jìn)行比對(duì),選取RxLR3-1、RxLR6-2、RxLR8-2作為同源基因進(jìn)行研究。3.將效應(yīng)因子RxLR84、RxLR23、RxLR3-1、RxLR6-2、RxLR8-2融合到pBIN-GFP2表達(dá)載體上,轉(zhuǎn)農(nóng)桿菌后,在本氏煙、辣椒上瞬時(shí)表達(dá),觀察表型,發(fā)現(xiàn)RxLR84抑制Bax的壞死,用Western blot技術(shù)檢測(cè)其表達(dá)。分析這些效應(yīng)因子的亞細(xì)胞定位,結(jié)果發(fā)現(xiàn),RxLR84、RxLR23主要定位于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì),RxLR3-1、RxLR6-2和RxLR8-2主要定位在細(xì)胞質(zhì)。4.將效應(yīng)因子RxLR23、RxLR3-1、RxLR6-2接種本氏煙,24h接種辣椒疫霉游動(dòng)孢子,3d后觀察結(jié)果。RxLR23、RxLR6-2能促進(jìn)辣椒疫霉游動(dòng)孢子的侵染,RxLR3-1對(duì)辣椒疫霉游動(dòng)孢子侵染有所抑制。5.核定位和核輸出信號(hào)對(duì)RxLR23功能的影響。將RxLR23分別加入核定位信號(hào)(NLS)和核輸出信號(hào)(NES),對(duì)其功能進(jìn)行進(jìn)一步研究,發(fā)現(xiàn)RxLR23NLS依舊引起辣椒壞死,RxLR23NES基本不引起辣椒壞死,RxLR23NLS、RxLR23NES接種本氏煙,24h后接辣椒疫霉游動(dòng)孢子,發(fā)現(xiàn)RxLR23NLS抑制其侵染、RxLR23NES促進(jìn)辣椒疫霉侵染。通過(guò)以上研究,我們發(fā)現(xiàn)不同的RxLR效應(yīng)因子具有多樣性功能,部分效應(yīng)因子在抑制INF1或Bax的壞死上起到一定作用,同源效應(yīng)基因在部分氨基酸的多態(tài)性位點(diǎn)下,基因功能上會(huì)有所差異,核輸出信號(hào)會(huì)導(dǎo)致RxLR23的功能改變,核輸出信號(hào)會(huì)導(dǎo)致RxLR23抑制辣椒疫霉侵染。經(jīng)過(guò)一系列的深入探討,我們發(fā)現(xiàn)RxLR23是具有毒性的效應(yīng)因子,能引起植物細(xì)胞的死亡,效應(yīng)因子的致病機(jī)理通常是植物體內(nèi)有與其互作的蛋白,篩選出相應(yīng)的互作蛋白,研究出效應(yīng)因子與互作蛋白的內(nèi)在關(guān)系,才能更加完整的解釋效應(yīng)因子的致病機(jī)理。
【圖文】：

現(xiàn)在的研究觀點(diǎn)認(rèn)為植物免疫系統(tǒng)包括兩個(gè)層面，植物的免疫系統(tǒng)與病原菌的相互作用可以分為四個(gè)階段，總結(jié)為一個(gè)“之”字形的“zigzag”模式（圖 1-1）。圖1-1 卵菌-植物互作的“zigzag”模式（modified from Jones and Dangl, 2006）圖中所示的是由卵菌病原物相關(guān)分子模式（PAMPs）和其他激發(fā)子所引發(fā)的 PTI 免疫反應(yīng)和 PCD 壞死〔超過(guò) PTI 臨界值的表示程序性細(xì)胞死亡（PCD），圖中虛線部分〕；卵菌的效應(yīng)因子觸發(fā)的敏感性（ETS）；寄主的抗性蛋白檢測(cè)到卵菌的效應(yīng)因子所觸發(fā)的免疫反應(yīng)（ETI）。Y 軸表示的是植物防衛(wèi)反應(yīng)的強(qiáng)弱程度；同時(shí)標(biāo)注了 PCD 的臨界值。CELL，纖維素結(jié)合誘導(dǎo)凝集素；CRN，皺縮和壞死蛋白；NLP，Nep1類似蛋白； PRR，模式識(shí)別受體； R，抗性；SCR

圖1-2 RXLR 效應(yīng)蛋白進(jìn)入寄主細(xì)胞的模式圖（圖片引自 William Morgan and Sophien Kamoun., 2007Fig.1-2 Ahypothetical model for RXLR effector secretion and delivery into host cell （adapted from William MSophien Kamoun., 2007）目前，在卵菌中一種新的病原相關(guān)模式被發(fā)現(xiàn)，揭示了病原菌攻擊寄主細(xì)胞致病機(jī)制-“誘餌模式”（Ma et al., 2017; Wirthmueller et al., 2013; Xiang et al., 200et al., 2004; Mackey et al., 2003），是在疫霉菌入侵植物的早期階段疫霉菌病原物基水解酶 XEG1入侵植物細(xì)胞壁，而植物則利用水解酶抑制子 GIP1抑制它的活性個(gè)進(jìn)化的過(guò)程中，疫霉菌又獲得了 XEG1的失活的突變體 XLP1，XLP1與植物GIP1結(jié)合能力比 XEG1要高出5倍，進(jìn)而以誘餌“DECOY”的方式對(duì)抑制子 GIP1擾，與糖基水解酶 XEG1一同攻擊植物的抗病性。由于糖基水解酶 XEG1在一些廣泛存在，所以，這為研發(fā)能誘導(dǎo)植物廣譜抗病性的生物農(nóng)藥提供了重要的理論1.5 研究的目的及意義
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S432.44

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號(hào)：2696893