【摘要】：疫霉菌能夠導致上百種植物發(fā)生毀滅性病害,因此培育品質優(yōu)良的抗病品種是防控由疫霉菌所引起病害的最為有效的途徑。明確疫霉菌的生理小種,挖掘寄主植物新的抗病基因,解析寄主的抗病機制都將為后續(xù)的病原菌致病性研究和抗病育種工作奠定堅實的基礎。本研究首先利用形態(tài)學和分子生物學的方法對廣東、山西和內蒙古等地區(qū)的辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)進行了分離鑒定,利用國際通用的鑒別寄主,對分離到的P.capsici進行了生理小種的鑒定,并對辣椒的育種材料進行了抗性評價。同時,對茄科寄主植物中小G蛋白進行了全基因組篩查和系統(tǒng)進化分析及分類研究;初步探究了小G蛋白在寄主抗疫霉菌過程中的調控作用,主要的研究結果如下:1.鑒定為P.capsici的7株菌株在生物學特性方面存在一定的差異;來源于廣東的P1菌株是2號生理小種,而來源于山西和內蒙古的P2—P7等6個菌株都是3號生理小種。2.利用P.capsici游動孢子液灌根接種法對27份辣椒種質資源材料進行了抗性鑒定。結果表明,高抗材料共有3份,占供試材料的11%;抗病材料共有6份,占供試材料的22%;中抗材料有3份,占供試材料的11%;其余15份材料均為感病材料,占供試材料的56%。3.通過測定氟啶胺和氰霜唑對7株P.capsici菌株的生長抑制率得知氟啶胺和氰霜唑對7株P.capsici的菌絲生長抑制率的區(qū)間范圍分別為42.68-71.85%和1.87-55.01%;氰霜唑對P5菌株的抑制率最低,僅為1.87%。這表明部分P.capsici菌株對氰霜唑存在不同程度的抗藥性風險。4.本研究以擬南芥中的11個ROP小G蛋白序列為模板,利用生物信息學技術在茄科基因組數(shù)據(jù)庫中對馬鈴薯(Solanum tuberosum)、番茄(Solanum lycopersicum)、茄子(Solanum melongena)、辣椒(Capsicum annuum)、本氏煙(Nicotiana benthamiana)和煙草(Nicotiana tabacum)等6種茄科植物中的ROPs進行全基因組篩查,結果表明,在馬鈴薯、番茄、茄子、辣椒、本氏煙和煙草中篩查到的ROPs蛋白的數(shù)量分別為16、9、5、8、13和14個,共計65個。通過系統(tǒng)進化樹聚類分析結果可知,65個ROPs聚為5類,即Clade Ⅰ,Ⅱ,ⅡⅠ,Ⅳ和Ⅴ。5.為了驗證Clade Ⅱ在茄科植物抗P.capsici過程中的作用,我們利用熒光定量PCR檢測接種不同時間點Sl ROP-Ⅱ.1的相對表達量,結果表明在接菌36h后Sl ROP-Ⅱ.1的表達量顯著上調,為對照(0 hpi)的4.6倍。同時,利用茄科通用沉默載體對3種寄主植物本氏煙(N.benthamiana,Nb)、番茄(S.lycopersicum,Sl)和辣椒(C.annuum,Ca)中的Clade Ⅱ中的基因ROP-Ⅱ進行沉默,結果表明沉默Nb/Sl/Ca ROP-Ⅱ.1后,3種寄主對P.capsici的抗病性均顯著降低。6.為了進一步研究茄科ROP-Ⅱ對不同疫霉菌是否具有廣譜抗性及其抗病機理,我們對馬鈴薯(S.tuberosum,St)Clade Ⅱ中的小G蛋白St ROP-Ⅱ.2的功能進行了研究,結果表明在接菌6h后St ROP-Ⅱ.2的表達量顯著上調,為對照(0 hpi)的4.4倍。馬鈴薯中超表達St ROP-Ⅱ.2后可以提高馬鈴薯對馬鈴薯致病疫霉P.infestans的抗病性。同時,在本氏煙中瞬時表達野生型和激活型的St ROP-Ⅱ.2可以顯著提高本氏煙對P.capsici的抗性水平。且在馬鈴薯中超表達野生型和激活型的St ROP-Ⅱ.2使得水楊酸(Salicylic acid,SA)的含量顯著升高。在本氏煙中異源超表達水楊酸羥化酶編碼基因Nah G使得SA的含量顯著降低,與此同時Nb ROP-Ⅱ.1的相對表達量也顯著下降,本氏煙對P.capsici的抗性水平也明顯降低,這預示著茄科植物中小G蛋白ROP-Ⅱ通過調控SA信號路徑來增強寄主對疫霉菌的抗性水平。
【圖文】：

圖 1.1 Rop 蛋白家族的功能域[11,12,16]Fig.1.1 The functional domains of Rop family[ 11 , 1 2 , 1 6 ]1.2 Rop 家族的調節(jié)因子植物細胞中 Rop 蛋白激活態(tài)(CA)和失活態(tài)(DN)的比率取決于其調節(jié)因子的活性（如圖 1.2）。鳥嘌呤核苷酸交換因子（Guanine nucleotideexchange factor， GEF)促使 GDP 的解離和 GTP 的結合。G 蛋白激活蛋白（GTPase-activating protein ，， GAP)作為負調控因子將 Rop 蛋白結合GTP 的激活態(tài)轉換為結合 GDP 的失活態(tài)。鳥嘌呤核苷酸解離抑制子（Guaninenucleotide dissociation inhibitor ， GDI)的功能是抑制 GDP 與 GTP 的交換。Rop 蛋白通過其激活態(tài)和失活態(tài)之間的轉換與下游的效應子相互作用，進而調控寄主細胞內不同的信號轉導過程[16]。

圖 1.1 Rop 蛋白家族的功能域[11,12,16]Fig.1.1 The functional domains of Rop family[ 11 , 1 2 , 1 6 ]族的調節(jié)因子中 Rop 蛋白激活態(tài)(CA)和失活態(tài)(DN)的比率取決于如圖 1.2）。鳥嘌呤核苷酸交換因子（Guanine nuactor， GEF)促使 GDP 的解離和 GTP 的結合。G 蛋白tivating protein ， GAP)作為負調控因子將 Rop轉換為結合 GDP 的失活態(tài)。鳥嘌呤核苷酸解離抑制子（dissociation inhibitor ， GDI)的功能是抑制 GDP白通過其激活態(tài)和失活態(tài)之間的轉換與下游的效應寄主細胞內不同的信號轉導過程[16]。
【學位授予單位】：內蒙古農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S436.4

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 李智軍;龍衛(wèi)平;鄭錦榮;雷建軍;;廣東辣椒疫霉菌分離鑒定及其致病力和生理小種分化研究[J];華南農業(yè)大學學報;2007年01期

2 朱宗源;陸金萍;周新根;吳玲忠;汪樹俊;;上海郊區(qū)青椒疫病病原菌鑒定及其生物學特性[J];上海農業(yè)學報;1992年03期

相關碩士學位論文 前1條

1 張曉蘿;小G蛋白StRac在馬鈴薯抗晚疫病過程中的功能研究[D];內蒙古農業(yè)大學;2014年

本文編號：2711779