【摘要】：金龜子綠僵菌一直被定位為昆蟲病原真菌,并作為生物農(nóng)藥去防治田間害蟲,在防治花生地下害蟲蠐螬有明顯效果。近年發(fā)現(xiàn),綠僵菌能促進植物根生長,在根內(nèi)宿存,是一種互惠共生關(guān)系。如果能很好地理解植物如何響應(yīng)有益的綠僵菌,將可充分利用和促進共生建立,達到防控蟲害和促進植物生長的雙重效果。為了探討綠僵菌作為內(nèi)生菌與植物互作的分子機制,本文以綠僵菌和致病性尖孢鐮刀菌對比處理,通過轉(zhuǎn)錄組測序分析和相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄及蛋白水平的表達分析,探討綠僵菌誘導(dǎo)宿主植物建立共生的機理。主要研究結(jié)果如下:1.金龜子綠僵菌和尖孢鐮刀菌處理的花生根轉(zhuǎn)錄組測序分析。兩種真菌處理花生根后,得到203個差異基因,其中免疫反應(yīng)相關(guān)基因表達受到兩種真菌抑制,以便成功地完成侵染過程;尖孢鐮刀菌誘導(dǎo)一些防御基因的表達,例如抗病轉(zhuǎn)錄因子、JA介導(dǎo)的免疫反應(yīng);綠僵菌則未見防御基因明顯表達上調(diào),反而存在一些有利于植物生長的途徑,例如糖、氮和脂代謝相關(guān)的基因上調(diào)表達。從而初步推斷了有益菌和病原菌與植物相互作用的分子機理的共通性和差異性。2.花生根-綠僵菌互作相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄及蛋白水平的表達分析。根據(jù)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),篩選得到28個植物-菌互作相關(guān)的候選基因,利用RT-q PCR和PRM技術(shù)分別檢測了這些基因轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平的相對表達量。結(jié)果表明,兩種真菌處理的花生根中識別受體、MAPK級聯(lián)反應(yīng)、免疫相關(guān)的基因下調(diào)表達,且鐮刀菌的抑制程度更強;而綠僵菌可以特異性地誘導(dǎo)利于植物生長發(fā)育和共生相關(guān)的基因上調(diào)表達。因此微生物為了成功地侵染植物,可以主動抑制寄主植物的免疫反應(yīng),同時綠僵菌還可以促進植物生長和發(fā)育,且可能激活了共生識別信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)。3.金龜子綠僵菌粘附素Mad1基因克隆及表達分析。以金龜子綠僵菌c DNA為模板克隆了Mad1基因,經(jīng)測序并進行NCBI比對分析,該序列具有完整的開放閱讀框為2136bp,并且編碼711個氨基酸,該蛋白的理論分子量為74.8KD。構(gòu)建了Mad1重組表達載體,通過畢赤酵母真核表達系統(tǒng),得到了純化后Mad1蛋白,體外處理花生根組織后表明,Mad1可誘導(dǎo)花生根防御相關(guān)的基因表達下調(diào),促使免疫反應(yīng)受到抑制,證明了粘附素Mad1參與了誘導(dǎo)抑制植物免疫反應(yīng),是啟動綠僵菌與植物建立共生關(guān)系的開端。本研究初步揭示了綠僵菌與植物互作時,通過抑制寄主植物免疫,促進共生關(guān)系建立的協(xié)同調(diào)控機制,為進一步探索綠僵菌環(huán)境宿存機理、指導(dǎo)促進綠僵菌種群增殖提供理論支撐。
【圖文】：

相對根瘤菌的共生互作，AM真菌共生出現(xiàn)的時間更早。研究表明，共生菌根形成可分為AM真菌接觸植物根之前和接觸之后共生階段，通過最初信號分子相互識別，孢子萌發(fā)，在根表皮形成附著枝（appressoria），最后在植物內(nèi)皮層形成叢枝，如圖1.1（Gutjahr et al., 2013）。目前，

促使定植或共生形成。因此，啟動重新編程是植物應(yīng)對有益菌和病害菌機制的重要轉(zhuǎn)折點。1.3.2 植物對病原微生物的免疫作用植物為了抵抗外來病原物的侵染，自身逐漸形成了包括兩個層面自我保護機制，如圖1.2（Wirthmueller et al., 2013）。首先，植物細胞表面的分子模式識別受體（pattern-recognition receptors,PRRs）對病原菌或者微生物的分子模式（pathogen/microbe-associated molecular patterns, PAMPs）進行識別，，例如細菌鞭毛蛋白（flagellin）、延伸因子（EF-Tu）、幾丁質(zhì)（chitins）、脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）、真菌的葡聚糖（glucans）等，進而啟動病原菌的分子模式觸發(fā)的免疫反應(yīng)（PAMP-triggered immunity, PTI），包括防御激素的生物合成，活性氧（reactive oxygen species,ROS）爆發(fā)，氣孔關(guān)閉，防御相關(guān)基因的表達，植物抗毒素產(chǎn)生，超敏（hypersensitive response, HR）
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S476.12

【參考文獻】

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本文編號：2616522