馬鈴薯是僅次于小麥、水稻和玉米的世界第四大糧食作物,因營養(yǎng)豐富、膳食纖維高而被譽(yù)為“地球未來的糧食”,在全球范圍內(nèi)有著廣泛種植。我國是世界馬鈴薯生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國,并于2015年啟動(dòng)了馬鈴薯主糧化國家戰(zhàn)略。馬鈴薯瘡痂病(potato common scab,PCS)是由植物致病性鏈霉菌(Streptomyces spp.)引起的土傳性病害,在全世界馬鈴薯產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生,且有逐年加重的趨勢(shì)。本研究首先對(duì)福建、廣東和西藏等地區(qū)患有瘡痂病的馬鈴薯薯塊進(jìn)行病原菌的分離篩選,用致病基因txtAB,tomA和nec1作PCR擴(kuò)增,初步篩選出具有致病基因的放線菌菌株,通過形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)進(jìn)行馬鈴薯瘡痂病病原菌的鑒定,并通過蘿卜幼苗法、薯片法和盆栽回接試驗(yàn)驗(yàn)證所篩選病原菌株的致病性。在此基礎(chǔ)上,對(duì)本研究室分離保藏的馬鈴薯瘡痂病病原菌Streptomyces sp.AMCC400023菌株進(jìn)行了嚴(yán)格的致病性驗(yàn)證及形態(tài)學(xué)、生理生化和16S rRNA分子鑒定,并進(jìn)一步開展了該病原菌的全基因組測(cè)序,通過ANI和isDDH分析、全基因組系統(tǒng)發(fā)育分析,從基因組水平上最終將Streptomyces sp.AMCC400023鑒定為與普通瘡痂病原菌Streptomyces scabiei親緣關(guān)系較近的另類未定名分類種。同時(shí),對(duì)Streptomyces sp.AMCC400023菌株的致病島PAI組分進(jìn)行了基因組學(xué)分析,構(gòu)建了該病原菌株的PAI組成圖,通過ThxA毒素合成基因和核心基因組交聯(lián)樹以及相關(guān)馬鈴薯瘡痂病病原菌共線性分析,推測(cè)Streptomyces sp.AMCC400023的致病島PAI是從最原始的S.scabiei中通過基因水平轉(zhuǎn)移(HGT)而來。研究獲得的主要結(jié)果如下:1.對(duì)福建、廣東和西藏三個(gè)地區(qū)的患病馬鈴薯薯塊進(jìn)行瘡痂病病原菌的分離篩選,共分離得到138株具有放線菌特征的分離物。2.對(duì)分離獲得的放線菌分離物進(jìn)行致病性驗(yàn)證,同時(shí)對(duì)具有致病性的菌株進(jìn)行形態(tài)學(xué)和16S rRNA鑒定,鑒定結(jié)果均是瘡痂病病原菌Streptomyce turgidiscabies。3.對(duì)本研究室分離保藏的Streptomyces sp.AMCC400023菌株進(jìn)行了系統(tǒng)的致病性驗(yàn)證,包括蘿卜幼苗法、小薯片法、盆栽回接試驗(yàn)和毒素產(chǎn)生試驗(yàn),所有試驗(yàn)結(jié)果均表明Streptomyces sp.AMCC400023具有瘡痂病致病性,能夠形成典型的瘡痂癥狀。4.在形態(tài)學(xué)、生理生化和16S rRNA分子鑒定基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)Streptomyces sp.AMCC400023菌株進(jìn)行了全基因組測(cè)序,通過ANI和isDDH分析、全基因組系統(tǒng)發(fā)育分析,最終將Streptomyces sp.AMCC400023鑒定為與普通瘡痂病原菌Streptomyces scabiei親緣關(guān)系較近的另類未定名分類種。5.利用Streptomyces sp.AMCC400023全基因組測(cè)序結(jié)果,構(gòu)建了該菌株P(guān)AI組成圖,證明該菌株的PAI中含有txtAB、nec1和tomA基因以及完整的TR區(qū)和CR區(qū)。同時(shí)thaxtominA合成試驗(yàn),也證實(shí)Streptomyces sp.AMCC400023菌株能夠產(chǎn)生thaxtomin A毒素。6.在基因組學(xué)基礎(chǔ)上,通過對(duì)31株致病和非致病鏈霉菌系統(tǒng)發(fā)育分析、ThxA毒素合成基因和核心基因組交聯(lián)樹分析以及相關(guān)馬鈴薯瘡痂病病原菌共線性分析,發(fā)現(xiàn)Streptomyces sp.AMCC400023與普通瘡痂病原菌模式種Streptomyces scabiei NRRL B-16523存在相對(duì)較近的親緣關(guān)系,Streptomyces sp.AMCC400023與Streptomyces scabiei87-22在共線性圖上存在基因水平轉(zhuǎn)移證據(jù),因此推測(cè)Streptomyces sp.AMCC400023的致病島PAI是從最原始的馬鈴薯瘡痂病病原菌S.scabiei通過基因水平轉(zhuǎn)移(HGT)而來。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S435.32
【部分圖文】：

15 1 a. S. scabiei 87-22 中 thaxtomin 生物合成基因簇 b. 鏈霉菌 thaxtominA 生物合成途尚未完全闡明的步驟由（??）表示. 1 a.The thaxtomin biosynthetic gene cluster in the S. scabiei 87-22 b. Streptomyces thaxtobiosynthetic pathway. Steps that have not been fully elucidated are represented by (??)CFA-和 COR-樣分子. scabiei 87-22 基因組中含有次級(jí)代謝物生物合成簇，在結(jié)構(gòu)和組織上與植eudomonas syringae（丁香假單胞菌）中的冠菌酸（CFA）生物合成基因簇病原菌 Pectobacterium atrosepticum 中假定的 CFA 生物合成基因簇高nell et al., 2010）。CFA 是植物毒素-冠菌素（COR）的聚酮化合物成分，是 P. 的毒力決定因子（Bender et al., 1999）。COR 在植物宿主中引起多種癥狀、肥大、抑制根伸長和刺激乙烯產(chǎn)生。最近，有研究表明 COR 起到生物

S. scabiei 中不存在；然而，在丁香假單胞菌體內(nèi)將 CFA 連接到 CS. scabiei 中是保守存在（Bignell et al., 2010）。此外，丁香假單胞子，其中 CFA 與氨基酸如纈氨酸、異亮氨酸、絲氨酸和蘇氨酸相連，這表明 COR 樣分子也可能在 S. scabiei 中產(chǎn)生。與 CFA 相比，預(yù) 樣分子本身結(jié)構(gòu)就是比較新穎的（Bignell et al., 2010），這是因?yàn)榇刂写嬖谄渌纳锖铣苫颍@些基因在丁香假單胞菌的相在 S. scabiei 中用于合成代謝物主鏈的 Cfa7 聚酮化合物合酶含有構(gòu)域，其不存在于相應(yīng)的丁香假單胞菌蛋白質(zhì)中。該結(jié)構(gòu)域可能會(huì)的 C = C 雙鍵（圖 2）。啟動(dòng)子研究表明，在植物宿主定殖過程中 S. scabiei 中表達(dá)；并且，突變體研究表明該簇對(duì)于 S. scabiei 的管目前還不清楚由此產(chǎn)生的代謝物是如何促進(jìn)植物疾病發(fā)展的。與、nec1 和 tomA 不同，CFA 樣簇在 S. turgidiscabies 或 S. acidisca（Bukhalid et al., 2002）。

地區(qū)馬鈴薯瘡痂病原菌的分離鑒定霉菌的分離保藏建省、廣東省和西藏拉薩等地共獲得 13 個(gè)疑似患有瘡痂病的馬鈴薯薯塊中病斑可大體分為 3 種類型：平狀開裂、平狀網(wǎng)格和凹陷狀病斑（圖 3-1）斑中間有縫隙，開裂，周圍表皮木栓化（圖 3-1A）。平狀網(wǎng)格病斑中間略表皮略顯隆起，組織木栓化，呈不規(guī)則形（圖 3-1B）。凹陷型病斑在病斑盡相同，多呈不規(guī)則形，偶與平狀開裂病斑極為相似，有裂紋，但比平狀（圖 3-1C）。本研究對(duì)南方三地不同地區(qū)不同類型的疑似患病薯塊進(jìn)行病選工作，從 13 個(gè)樣品中共分離出 138 株具有放線菌特征的菌株，將分離行編號(hào)并保藏。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2866627