【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的主要威脅,造成了巨大的經濟損失�；瘜W農藥防控是晚疫病防治的主要方式,但長期大量使用化學農藥可導致嚴重的環(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生的抗藥性,使大量化學農藥藥效逐漸減弱甚至喪失。綜上,研發(fā)有效、安全及環(huán)保的生物農藥是保障馬鈴薯生產,減少經濟損失和環(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,其突變能夠導致細胞死亡。然而TOR蛋白激酶是否存在于致病疫霉菌中,作為農藥的靶點能否達到有效控制該病原菌的作用,目前尚無定論。針對上述假設,本論文開展了以下6個方面的研究:1)依據致病疫霉的全基因組功能基因序列進行了生物信息學分析,結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證上述結論,發(fā)現(xiàn)抑制劑AZD8055(化學式: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、產孢量、孢子萌發(fā)及致病力。3)對AZD8055(下稱AZD)抑制致病疫霉的機制進行了初步分析。轉錄組和蛋白磷酸化組學的關聯(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,對下游生物學功能進行調控。4)研究了利用RNAi技術驗證PiTOR蛋白激酶的功能。以致病疫霉PiTOR為靶標設計并人工合成RNAi片段,結果表明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。5)以上述研究為基礎,篩選了能夠靶向抑制致病疫霉PiTOR的天然化合物并進行了效果評估。本研究篩選并評估了褪黑素(化學式:C13N2H16O2,CAS:73-31-4)防治致病疫霉的可行性。結果顯示褪黑素能夠顯著抑制致病疫霉菌絲生長,改變病原菌細胞的超微結構,減少其致病力,降低其抗逆能力。特別重要的是,褪黑素能與化學農藥協(xié)同抑制馬鈴薯晚疫病,具備減少化學農藥用量并增強其藥效的潛力。6)進行了轉錄組和蛋白磷酸化組學的關聯(lián)分析以初步探究褪黑素防治致病疫霉的作用機制。結果表明褪黑素可能通過抑制PiTOR蛋白,下調PiTOR蛋白的直接底物PiS6K和PiS6K的直接底物PiRPS6的磷酸化,抑制蛋白質代謝,達到防治致病疫霉的作用。此外,褪黑素還能夠調控一些與抗逆、抗藥、致病相關的基因表達以及蛋白磷酸化,抑制致病疫霉的抗逆、抗藥以及致病能力。這些研究結果的創(chuàng)新點和意義在于:1)首次揭示了以致病疫霉PiTOR蛋白激酶為靶標能夠有效防治晚疫病,為今后發(fā)展相關防治手段提供了科學基礎。2)首次確認褪黑素對致病疫霉具有抑制效應,通過揭示可能的作用機制為利用天然產物研發(fā)防治晚疫病的生物農藥提供了新思路。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S435.32
【圖文】：

圖 1.1 釀酒酵母中 TORC1 信號網絡圖（引自 Virgilio 等[77]）Figure 1.1 The TORC1 signaling pathway in Saccharomyces cerevisiae

圖 1.1 釀酒酵母中 TORC1 信號網絡圖（引自 Virgilio 等[77]）Figure 1.1 The TORC1 signaling pathway in Saccharomyces cerevisia

1 緒 論OR 蛋白的基本結構酒酵母中 TOR 蛋白分子量大（兩個 TOR 蛋白約分別 281 和 282 kD本的結構域組成（圖 1.3）。它的基本結構域從左到右（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 個以上串聯(lián)排列的ts 組成。HEAT repeats 一般由 40-50 個氨基酸組成，構成 α-螺旋的二級功能是調節(jié)蛋白互作[78, 79]。緊靠 HEAT repeats 的是 FAT 結構域，結構域[10]。雷帕霉素與 FKBP12 結合后，連接到 FRB 結構域，形成復制 TOR 蛋白活性的作用。激酶結構域（Kinase）位于 FRB 結構域之蛋白發(fā)揮激酶催化功能最主要的結構域[10]。在 TOR 蛋白的羧基端是，F(xiàn)ATC 對 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，維系 TOR 蛋白的穩(wěn)定[80]。

【參考文獻】

相關期刊論文 前6條

1 盧肖平;;馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的意義、瓶頸與政策建議[J];華中農業(yè)大學學報(社會科學版);2015年03期

2 梁小平;李碧霞;王霞;雷學鋒;;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展[J];河北大學學報(自然科學版);2012年01期

4 胡同樂;張玉新;王樹桐;楊軍玉;張瑜;曹克強;;中國馬鈴薯晚疫病監(jiān)測預警系統(tǒng)“China-blight”的組建及運行[J];植物保護;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];河北農業(yè)大學學報;1996年04期

相關會議論文 前1條

1 張志銘;曹克強;張紅;桂秀梅;楊志輝;;中國馬鈴薯晚疫病流行和預測預報的研究進展[A];中國作物學會馬鈴薯專業(yè)委員會2004年年會論文集[C];2004年

本文編號：2751354