【摘要】：玉米穗腐病是世界范圍內(nèi)廣泛發(fā)生的主要玉米病害之一。全球范圍內(nèi)大部分地區(qū)玉米穗腐病主要的病原菌是Fusarium verticillioides、F. graminearum和F. proliferatum,其中F. proliferatum是中國部分地區(qū)玉米穗腐病的優(yōu)勢病原菌。因此,闡明F. proliferatum侵染玉米的細胞、生化與分子的基礎生物學過程,對有效防控玉米穗腐病具有重要意義。本文采用多種方法研究了F. proliferatum侵染玉米的過程,包括(1)通過解剖學方法,觀察了對玉米根、莖、葉、花絲等多個組織部位的侵染過程；(2)通過組織化學方法,探測了玉米被侵染組織部位產(chǎn)生的H2O2及O2-物質(zhì)；(3)檢測了F. proliferatum培養(yǎng)濾液對玉米組織細胞的毒性；(4)檢測了F. proliferatum產(chǎn)生致病性相關(guān)胞外酶的種類及酶活；(5)敲除了F. proliferatum致病相關(guān)的steA基因；(6)調(diào)查了玉米內(nèi)生細菌對F.proliferatum的拮抗作用。主要結(jié)果如下：1、F. proliferatum對玉米根、莖、葉組織通過傷口侵染,對花藥和花絲直接侵染。解剖學觀察顯示,F. proliferatum對葉組織侵染,沿葉肉細胞進入維管束和花環(huán)結(jié)構(gòu)周邊的大型薄壁細胞內(nèi),最終進入維管束的導管、篩管細胞。F. proliferatum對根、莖組織侵染主要沿薄壁組織細胞侵入維管束的導管、篩管。根、莖部位的篩管細胞、導管細胞是輸送有機物和無機鹽等營養(yǎng)的通道。F. proliferatum侵染這些部位有利于獲得營養(yǎng)。但是,F. proliferatum進入葉脈、根、莖的導管和篩管細胞,將可能通過維管束通道進入雌穗。因此,F. proliferatum系統(tǒng)侵染誘發(fā)穗腐病的可能性是存在的。F. proliferatum在花絲部位擴展主要沿薄壁細胞組織及維管束細胞向子房生長。解剖學觀察結(jié)果顯示,花絲通道是F. proliferatum侵染途徑之一。F proliferatum分生孢子長度小于50μm,懸浮在大氣中,靠風力傳播。推測其主要傳播方式為體外風力傳播。2、F. proliferatum在組織內(nèi)部細胞間侵染時,侵染部位菌絲膨大,產(chǎn)生侵染釘結(jié)構(gòu),有助于破壁侵入相鄰的細胞。F. proliferatum對H2O2有較強的耐受性,有利于應對侵染過程中寄主細胞產(chǎn)生的H2O2及O2-物質(zhì)。F. proliferatum培養(yǎng)濾液可以使被侵染組織出現(xiàn)水漬狀斑塊,導致寄主細胞出現(xiàn)電解質(zhì)滲漏現(xiàn)象,推測培養(yǎng)濾液中可能存在與病原菌致病相關(guān)的毒素。對胞外酶檢測顯示,F. proliferatum可分泌纖維素酶、淀粉酶和果膠酶。纖維素酶、果膠酶的產(chǎn)生有助于病原菌分解細胞壁和細胞壁間隙的物質(zhì)。侵染籽粒后,淀粉酶的產(chǎn)生有助于獲取營養(yǎng)。推測侵染釘結(jié)構(gòu)、胞外酶及培養(yǎng)濾液中的毒素成分與F.proliferatum致病性密切相關(guān)。3、探索了F. proliferatum原生質(zhì)體制備方法,發(fā)現(xiàn)3% driselase+1% lywallzyme+ 0.01% chitinase為最佳的破壁酶解組合。運用split-marker方法,將潮霉素基因與SteA基因側(cè)翼序列整合在一起。通過同源重組,潮霉素基因替換了F. proliferatum的SteA基因。與野生菌株Fpl相比較發(fā)現(xiàn),突變菌株Fp△SteA的致病力減弱,同時突變菌株Fp△SteA的氣生菌絲生長被削弱。證實SteA基因調(diào)控F. proliferatum氣生菌絲的生長及其致病性。4、玉米不僅可以產(chǎn)生H202及O2--等等防御物質(zhì)和發(fā)生超敏反應,應對F. proliferatum的侵染。玉米內(nèi)生細菌群落也可以抵御F. proliferatum的侵染。對玉米84株內(nèi)生細菌進行拮抗篩選,有17株內(nèi)生細菌對F. proliferatum菌落抑制率達30%以上。對抑制效果明顯的菌株鑒定結(jié)果表明：菌株ZL-3為Achromobacter xylosoxidans,菌株R-4為Bacillus thuringiensis,菌株R-14、菌株R-8、菌株L-14和菌株L-2屬于Bacillus cereus。
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S435.13

【參考文獻】

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本文編號：2790913