發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 03:28

【摘要】：致病疫霉(Phytophthora infestans)屬于茸鞭生物界卵菌門卵菌綱腐霉目腐霉科疫霉屬。1845年至1852年間,由致病疫霉誘發(fā)的馬鈴薯晚疫病造成了著名的愛爾蘭大饑荒。至今,晚疫病仍然是世界馬鈴薯生產(chǎn)的主要威脅,造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失�；瘜W(xué)農(nóng)藥防控是晚疫病防治的主要方式,但長期大量使用化學(xué)農(nóng)藥可導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染、食品安全和人類健康等問題。而且由于病原菌快速產(chǎn)生的抗藥性,使大量化學(xué)農(nóng)藥藥效逐漸減弱甚至喪失。綜上,研發(fā)有效、安全及環(huán)保的生物農(nóng)藥是保障馬鈴薯生產(chǎn),減少經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染的重要措施。TOR(Target of Rapamycin)蛋白激酶廣泛存在于真核生物中,具有高度保守性,其突變能夠?qū)е录?xì)胞死亡。然而TOR蛋白激酶是否存在于致病疫霉菌中,作為農(nóng)藥的靶點(diǎn)能否達(dá)到有效控制該病原菌的作用,目前尚無定論。針對(duì)上述假設(shè),本論文開展了以下6個(gè)方面的研究:1)依據(jù)致病疫霉的全基因組功能基因序列進(jìn)行了生物信息學(xué)分析,結(jié)果表明在致病疫霉中存在高度保守的TOR蛋白激酶同源基因。2)利用TOR蛋白激酶抑制劑處理致病疫霉以驗(yàn)證上述結(jié)論,發(fā)現(xiàn)抑制劑AZD8055(化學(xué)式:C_(25)H_(31)N_5O_4,CAS:1009298-09-2)效果最好,能夠全面高效地抑制菌絲生長、產(chǎn)孢量、孢子萌發(fā)及致病力。3)對(duì)AZD8055(下稱AZD)抑制致病疫霉的機(jī)制進(jìn)行了初步分析。轉(zhuǎn)錄組和蛋白磷酸化組學(xué)的關(guān)聯(lián)分析表明AZD可能作用于致病疫霉PiTOR蛋白激酶,通過抑制PiTOR蛋白激酶的直接底物PiS6K和PiS6K的直接底物PiRPS6的磷酸化,對(duì)下游生物學(xué)功能進(jìn)行調(diào)控。4)研究了利用RNAi技術(shù)驗(yàn)證PiTOR蛋白激酶的功能。以致病疫霉PiTOR為靶標(biāo)設(shè)計(jì)并人工合成RNAi片段,結(jié)果表明RNAi片段能夠有效地抑制致病疫霉生長、發(fā)育和分化。這一結(jié)果證明PiTOR蛋白激酶在致病疫霉生理功能中作用顯著,是防治該病原菌的有效靶點(diǎn)。5)以上述研究為基礎(chǔ),篩選了能夠靶向抑制致病疫霉PiTOR的天然化合物并進(jìn)行了效果評(píng)估。本研究篩選并評(píng)估了褪黑素(化學(xué)式:C13N2H16O2,CAS:73-31-4)防治致病疫霉的可行性。結(jié)果顯示褪黑素能夠顯著抑制致病疫霉菌絲生長,改變病原菌細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu),減少其致病力,降低其抗逆能力。特別重要的是,褪黑素能與化學(xué)農(nóng)藥協(xié)同抑制馬鈴薯晚疫病,具備減少化學(xué)農(nóng)藥用量并增強(qiáng)其藥效的潛力。6)進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組和蛋白磷酸化組學(xué)的關(guān)聯(lián)分析以初步探究褪黑素防治致病疫霉的作用機(jī)制。結(jié)果表明褪黑素可能通過抑制PiTOR蛋白,下調(diào)PiTOR蛋白的直接底物PiS6K和PiS6K的直接底物PiRPS6的磷酸化,抑制蛋白質(zhì)代謝,達(dá)到防治致病疫霉的作用。此外,褪黑素還能夠調(diào)控一些與抗逆、抗藥、致病相關(guān)的基因表達(dá)以及蛋白磷酸化,抑制致病疫霉的抗逆、抗藥以及致病能力。這些研究結(jié)果的創(chuàng)新點(diǎn)和意義在于:1)首次揭示了以致病疫霉PiTOR蛋白激酶為靶標(biāo)能夠有效防治晚疫病,為今后發(fā)展相關(guān)防治手段提供了科學(xué)基礎(chǔ)。2)首次確認(rèn)褪黑素對(duì)致病疫霉具有抑制效應(yīng),通過揭示可能的作用機(jī)制為利用天然產(chǎn)物研發(fā)防治晚疫病的生物農(nóng)藥提供了新思路。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S435.32
【圖文】：

圖 1.1 釀酒酵母中 TORC1 信號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖（引自 Virgilio 等[77]）Figure 1.1 The TORC1 signaling pathway in Saccharomyces cerevisiae

圖 1.1 釀酒酵母中 TORC1 信號(hào)網(wǎng)絡(luò)圖（引自 Virgilio 等[77]）Figure 1.1 The TORC1 signaling pathway in Saccharomyces cerevisia

1 緒 論OR 蛋白的基本結(jié)構(gòu)酒酵母中 TOR 蛋白分子量大（兩個(gè) TOR 蛋白約分別 281 和 282 kD本的結(jié)構(gòu)域組成（圖 1.3）。它的基本結(jié)構(gòu)域從左到右（氨基端到羧 HEAT repeats、FAT（Focal adhesion targeting domain）、FRB、K（Carboxy-terminal FAT）[10]。它的氨基端由 20 個(gè)以上串聯(lián)排列的ts 組成。HEAT repeats 一般由 40-50 個(gè)氨基酸組成，構(gòu)成 α-螺旋的二級(jí)功能是調(diào)節(jié)蛋白互作[78, 79]。緊靠 HEAT repeats 的是 FAT 結(jié)構(gòu)域，結(jié)構(gòu)域[10]。雷帕霉素與 FKBP12 結(jié)合后，連接到 FRB 結(jié)構(gòu)域，形成復(fù)制 TOR 蛋白活性的作用。激酶結(jié)構(gòu)域（Kinase）位于 FRB 結(jié)構(gòu)域之蛋白發(fā)揮激酶催化功能最主要的結(jié)構(gòu)域[10]。在 TOR 蛋白的羧基端是，F(xiàn)ATC 對(duì) TOR 蛋白正常發(fā)揮功能是必不可少的，推測其功能在于反應(yīng)，維系 TOR 蛋白的穩(wěn)定[80]。

【參考文獻(xiàn)】

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1 盧肖平;;馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的意義、瓶頸與政策建議[J];華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版);2015年03期

2 梁小平;李碧霞;王霞;雷學(xué)鋒;;致病疫霉所致病害及防治研究[J];蔬菜;2012年10期

3 蔣繼志;郭俊亭;李麗艷;;致病疫霉拮抗真菌研究進(jìn)展[J];河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年01期

4 胡同樂;張玉新;王樹桐;楊軍玉;張瑜;曹克強(qiáng);;中國馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)“China-blight”的組建及運(yùn)行[J];植物保護(hù);2010年04期

5 李汝剛,伍寧豐,范云六,宋伯符;馬鈴薯抗晚疫病研究進(jìn)展[J];中國馬鈴薯;1997年04期

6 張志銘，李玉琴，田世民，朱杰華，王軍，宋伯符;中國發(fā)生馬鈴薯晚疫病菌（Phytopthora　infestans）A_2交配型[J];河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1996年04期

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1 張志銘;曹克強(qiáng);張紅;桂秀梅;楊志輝;;中國馬鈴薯晚疫病流行和預(yù)測預(yù)報(bào)的研究進(jìn)展[A];中國作物學(xué)會(huì)馬鈴薯專業(yè)委員會(huì)2004年年會(huì)論文集[C];2004年

本文編號(hào)：2751354