【摘要】：水稻稻瘟病是由真菌稻瘟病菌引起的作物病害,通常會(huì)造成水稻的嚴(yán)重減產(chǎn)。目前,對(duì)稻瘟病菌的防治方法,主要使用傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥以及培育抗性品種。隨著糧食安全生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要,生物防控,特別是利用植物內(nèi)生菌防治稻瘟病,正逐漸成為研究熱點(diǎn)。本論文以一株前期篩選出的高效抗稻瘟病的水稻內(nèi)生菌Streptomyces sporocinereus OsiSh-2為研究對(duì)象,從營(yíng)養(yǎng)鐵元素競(jìng)爭(zhēng)性作用角度探究OsiSh-2和稻瘟病菌Magnaporthe oryzae的互作機(jī)制,為揭示植物內(nèi)生菌與病原菌之間的拮抗關(guān)系提供了理論基礎(chǔ),并為進(jìn)一步開(kāi)展新型生物防治策略提供思路。相關(guān)的研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:1、比較基因組學(xué)分析揭示OsiSh-2和稻瘟病菌之間的鐵攝取系統(tǒng)特征差異。選取放線菌S.sporocinereus種屬的OsiSh-2和NBRC 100766,稻瘟病菌70-15、P131和Y34,提取其基因組相關(guān)信息,進(jìn)行COG/KOG、GO功能分類及KEGG代謝通路注釋,分析各菌株含有的與鐵元素獲取及吸收相關(guān)的鐵載體、高鐵還原酶、過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶等相關(guān)功能基因的特點(diǎn)。結(jié)果顯示,S.sporocinereus種屬放線菌與稻瘟病菌相比,前者含有更多的鐵載體相關(guān)基因,后者則含有更多的高鐵還原酶相關(guān)基因,表明二者可能利用不同的鐵攝取系統(tǒng),因此其鐵元素競(jìng)爭(zhēng)能力可能存在差異。此外,對(duì)OsiSh-2與13株抗真菌放線菌,以及13株植物內(nèi)生菌中的鐵載體合成基因簇的比較分析發(fā)現(xiàn),OsiSh-2在不同微生物類群中,都含有相對(duì)數(shù)量最多(4個(gè))的鐵載體合成基因簇,表明OsiSh-2可能是一株產(chǎn)鐵載體優(yōu)勢(shì)菌株,這一特點(diǎn)有可能與其拮抗病原菌作用相關(guān)。2、OsiSh-2和稻瘟病菌之間的鐵元素競(jìng)爭(zhēng)能力比較分析。通過(guò)檢測(cè)內(nèi)生放線菌OsiSh-2和稻瘟病菌Guy11在鐵充足和缺乏的條件下,其生長(zhǎng)狀況、鐵載體產(chǎn)量以及鐵還原能力,發(fā)現(xiàn)Guy11對(duì)鐵元素具有明顯的生長(zhǎng)依賴性,而OsiSh-2的生長(zhǎng)卻很穩(wěn)定,表明在缺鐵環(huán)境下,OsiSh-2比稻瘟病菌更加具備生存優(yōu)勢(shì)。在同一生長(zhǎng)環(huán)境下的鐵元素競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,OsiSh-2能夠比Guy11螯合更多的鐵元素。在正常和鐵缺乏條件下,OsiSh-2的鐵載體產(chǎn)量明顯高于Guy11;在鐵充足時(shí),OsiSh-2又比Guy11表現(xiàn)出更強(qiáng)的鐵還原能力;此外,當(dāng)環(huán)境中鐵含量豐富時(shí),OsiSh-2的產(chǎn)鐵載體能力受到抑制,對(duì)Guy11的拮抗效果減弱。以上結(jié)果表明,OsiSh-2具備比稻瘟病菌更強(qiáng)的鐵競(jìng)爭(zhēng)能力,而且OsiSh-2分泌的鐵載體參與了對(duì)稻瘟病菌的拮抗作用。3、OsiSh-2所產(chǎn)鐵載體物質(zhì)的初步分離與鑒定。通過(guò)鐵載體類型檢測(cè)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)OsiSh-2分泌的鐵載體中含有異羥肟酸和酚類結(jié)構(gòu)兩種類型。使用大孔樹(shù)脂吸附洗脫法和系統(tǒng)溶劑萃取法,獲得OsiSh-2鐵載體物質(zhì)的初步分離樣品。使用MOLDI-TOF和LC-MS質(zhì)譜檢測(cè),結(jié)合鐵載體合成基因簇分析,初步鑒定OsiSh-2可能產(chǎn)生Desferrioxamine E和Coelichelin,以及其它新型的鐵載體物質(zhì)。相關(guān)的分離鑒定工作還有待進(jìn)一步的展開(kāi)。本論文探究并證實(shí)了水稻內(nèi)生放線菌OsiSh-2對(duì)稻瘟病菌的鐵元素競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用,并對(duì)OsiSh-2所產(chǎn)的鐵載體物質(zhì)進(jìn)行了初步的分離與鑒定,為進(jìn)一步揭示水稻內(nèi)生菌和病原菌之間的相互作用關(guān)系,以及開(kāi)展新型的生物防治策略,提供了理論與研究基礎(chǔ)。
【圖文】：

水稻內(nèi)生菌 Streptomyces sporocinereus OsiSh-2 通過(guò)鐵元素競(jìng)爭(zhēng)性抑制稻瘟病研究代謝、糖類運(yùn)輸和代謝、輔酶轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝、基因轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞膜（壁）的合成、防御機(jī)制等與代謝相關(guān)的細(xì)胞生命活動(dòng)方面，可能行使更多的代謝功能，或者具備更 多 的 相 關(guān) 功 能 特 征 ； 而 在 另 一 方 面 ， 稻 瘟 病 菌 比 起 放 線 菌 OsiSh-2 和NBRC100766，其 KOG 功能分類注釋基因在 A 類、B 類、D 類、J 類、O 類、U類、W 類、Y 類、Z 類上，具有更明顯的數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)特征，顯示出稻瘟病菌在 RNA的加工修飾、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化、細(xì)胞周期活動(dòng)調(diào)控、翻譯調(diào)控及核糖體結(jié)構(gòu)變化、翻譯后修飾及蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)換、胞內(nèi)運(yùn)輸及分泌、胞外結(jié)構(gòu)變化、細(xì)胞骨架改變等與信號(hào)傳導(dǎo)與調(diào)控方面，可能參與更多的細(xì)胞生命活動(dòng)。該比較結(jié)果符合我們的前期初步研究，即水稻內(nèi)生放線菌 OsiSh-2 能產(chǎn)生豐富的代謝產(chǎn)物[25]。

分別含有 223、221、1478、1320 和 1327 個(gè)注釋信息（圖2.2 a）。其中，放線菌 OsiSh-2 和 NBRC 100766 的基因注釋結(jié)果較多集中于細(xì)胞壁（cell wall）、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（cytosol）、質(zhì)膜（plasma membrane）相關(guān)功能領(lǐng)域，而稻瘟病菌 70-15、P131 和 Y34 的基因注釋結(jié)果則較多集中于細(xì)胞質(zhì)（cytoplasm）、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)（cytosol）、胞內(nèi)組分（intracellular）、膜（membrane）、核仁（nucleolus）、細(xì)胞核（nucleus）和質(zhì)膜（plasma membrane）相關(guān)功能領(lǐng)域。在分子功能（molecular function, F）分類注釋中，OsiSh-2、NBRC 100766、70-15、P131 和 Y34 中分別含有 198、188、712、625 和 627 個(gè)注釋信息（圖 2.2 b）。其中，放線菌 OsiSh-2 和 NBRC 100766 的基因注釋結(jié)果較多集中于蛋白結(jié)合（protein binding）相關(guān)功能領(lǐng)域，，稻瘟病菌 70-15、P131 和 Y34 的基因注釋結(jié)果則較多集中于蛋白結(jié)合（protein binding）和核糖體結(jié)構(gòu)組成（structural constituentof ribosome）相關(guān)功能領(lǐng)域。在生物過(guò)程（biological process, P）分類注釋中，OsiSh-2、NBRC 100766、70-15、P131 和 Y34 中分別含有 255、226、1837、1599 和 1595 個(gè)注釋信息（圖2.2 c）。其中，放線菌 OsiSh-2 和 NBRC 100766 的基因注釋結(jié)果較多集中于生長(zhǎng)（growth）相關(guān)功能領(lǐng)域
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S435.111.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2674807