本文關鍵詞：稻瘟病菌小型分生孢子的萌發(fā)和致病性研究

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【摘要】：由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是水稻上的主要真菌病害,嚴重影響著全球水稻產量。穗頸瘟——稻瘟病最具毀滅性的發(fā)生形式,可以在沒有大量葉斑和分生孢子產生的情況下迅速流行開來,這表明分生孢子可能不是田間唯一的侵染源。由稻瘟病菌的特殊�；鸵鸬柠溛敛∈切←溕系乃氩坎『�,田間往往出現嚴重的穗瘟癥狀,而葉片和莖很少有病斑。因此除分生孢子外,應該還有其他接種體負責麥瘟病的傳播和爆發(fā)。作為研究真菌與植物互作的模式菌,稻瘟病菌除了產生分生孢子(即常見的洋梨形大型分生孢子)外,還可以產生小型分生孢子。然而大量的研究均集中在大型分生孢子上,目前尚無小型分生孢子萌發(fā)及其在侵染循環(huán)中所起作用的報道。本論文主要對稻瘟病菌小型分生孢子的液體產生條件、萌發(fā)能力、致病性和基因表達情況做了系統(tǒng)的研究。首先,我們提供了一套獲得大量純凈小型分生孢子的方法,而且培養(yǎng)液中的小型分生孢子經濾布和雙圈中速濾紙過濾后,變得十分純凈,沒有大型分生孢子或菌絲的污染。通過測定一系列突變體的小型分生孢子產量,我們發(fā)現與野生型相比,MAP激酶突變體Δpmk1及其轉錄因子突變體Δmst12的產孢量下降了100倍,而Mst50互作蛋白突變體Δmip11的小型分生孢子產量卻上調了4.5倍,小型分生孢子的產生涉及Pmk1所在的MAPK信號通路。在1%水瓊脂上培養(yǎng)72h后,4.9%的小型分生孢子產生芽管。無論在植物葉片還是疏水玻片上,小型分生孢子萌發(fā)均不形成附著胞。大部分已萌發(fā)的小型分生孢子不能形成菌落,可能與其芽管缺乏有絲分裂有關。前人推測小型分生孢子在稻瘟病菌有性生殖中起不動精子的作用,而我們發(fā)現在1%水瓊脂或燕麥培養(yǎng)基表面上,小型分生孢子的萌發(fā)和芽管的生長不受另一個交配型菌株的影響,在該實驗條件下小型分生孢子沒有不動精子的作用,因此它應該在稻瘟病菌其他方面有功能。小型分生孢子對無傷的植物葉片喪失了致病力,這與其不能形成附著胞的事實相符合。與大型分生孢子相比,小型分生孢子內部的能量儲備極其有限,缺乏足夠的脂質體和糖原,難以產生足夠的膨壓用于植物表皮的穿透。然而,小型分生孢子可以在有傷口的植物葉片、莖和開花期的小穗上定殖并產生病斑。小型分生孢子萌發(fā)形成的菌落和小型分生孢子致病后病斑分離出的菌落在生長、產孢、致病等方面均表現正常。液體產生小型分生孢子的條件,不適合有性生殖過程,更類似于植物體內的生長條件,那么小型分生孢子極有可能在發(fā)病植物內產生,尤其是維管束系統(tǒng)內。因此,我們對實驗室和田間發(fā)病植物的無癥狀組織進行檢測,發(fā)現了小型分生孢子或小型分生孢子類似物的存在。通過比較營養(yǎng)菌絲、大型分生孢子和小型分生孢子的轉錄組數據,我們鑒定到2個在小型分生孢子中特異表達的基因,6個上調表達20倍以上的基因。這些基因大部分功能未知,可能與小型分生孢子尚未明確的功能有關,因此,關注特異表達和上調表達基因,對研究小型分生孢子的功能十分重要。以上結果表明小型分生孢子可以萌發(fā),具有致病性,并可以在植物內產生。由于它們體積小、數量大,植物體內產生的小型分生孢子可能允許病原菌在植物維管束系統(tǒng)中自由擴散,導致系統(tǒng)性定殖,這可能是稻瘟病突然爆發(fā)的重要因素。本研究為防控稻瘟病、麥瘟病和其它由坐殼屬Magnaporthe引起的病害提供重要的理論參考。在研究小型分生孢子的同時,我們初步開展了稻瘟病菌大型分生孢子的致病機理研究。缺失MAP激酶MoMps1時,病菌大型分生孢子形成附著胞后不能進一步穿透植物表皮,喪失了致病力,同時大型分生孢子本身延遲死亡。因為附著胞形成時期大型分生孢子自噬性死亡是稻瘟病菌成功侵染所必需的,所以我們推測缺失MoMPS1影響了自噬的進行,導致大型分生孢子內能量儲備無法轉運至附著胞。本部分主要對MoMps1激酶與其突變體自噬表型的關系進行初步研究。我們利用酵母雙雜技術對10個可能同時與MoMPS1及自噬相關的候選基因進行驗證,發(fā)現MoMps1分別與MoAtg13、MoAtg26、MoPex1互作,并且MoAtg13與MoPex1互作。Atg13在其他真核細胞中的功能十分保守,作為Atg1激酶復合體的適配器或輔助蛋白,參與Tor1介導的自噬起始;MoAtg26在畢赤酵母Pichia pastoris中的同源物參與過氧化物酶體自噬;MoPex1是參與過氧化物酶體生物合成的蛋白,其敲除突變體在附著胞發(fā)育時期,對脂肪滴的調動和降解能力顯著減弱。因此,MoMps1可能通過與MoAtg13、MoPex1互作,參與大型分生孢子附著胞形成時期脂質體的調動和降解,缺失MoMPS1后導致大型分生孢子Ⅱ型程序性細胞死亡有缺陷。該結果為研究MoMPS1在稻瘟病菌附著胞發(fā)育時期影響侵染釘形成的機制奠定了基礎,有助于進一步揭示稻瘟病菌大型分生孢子的致病機理。
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S435.111.41

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1 張慧麗;稻瘟病菌小型分生孢子的萌發(fā)和致病性研究[D];西北農林科技大學;2017年

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本文編號：1260252