高渗胁迫对玉米大斑病菌生长发育及致病性的影响及其调控机制

摘要

本实验室前期研究发现，高渗胁迫影响玉米大斑病菌菌落形态及菌丝的发育，但高渗胁迫对病菌生长发育及致病性的影响方面尚缺乏系统研究。本研究拟在前期研究基础上，对该方向进行系统研究，旨在阐明高渗胁迫对病菌生长发育及致病性的影响及其分子机制。
　　1.高渗胁迫不仅影响病菌菌丝形态，也影响病菌分生孢子的形态及产量。在高渗培养条件下，野生型菌株01-23菌落生长受到显著抑制;病菌气生菌丝和基生菌丝均明显缩短膨大;分生孢子产量显著降低。在PDA培养基中添加0.4M NaCl及0.4MKCl的培养条件下，分生孢子形态无明显变化，但在PDA培养基中添加0.6M山梨醇的培养条件下，分生孢子长度显著增大。
　　2.高渗胁迫增强了病菌细胞的膜泡化运输，增加了细胞壁外分泌物质的产生。将病菌接种在添加0.4M NaCl的PDA培养基中培养3d，之后利用透射电镜观察发现，细胞内膜泡状结构明显增多，细胞壁外絮状分泌物增多。
　　3.高渗胁迫影响病菌分生孢子的侵入丝形成及致病性。将病菌接种在高渗培养基中进行高渗胁迫培养(20d)，之后收集所产生的分生孢子，观察发现，分生孢萌发时间提前，孢子所形成的侵入丝呈束状延伸并快速延长，病菌发病时间提前，致病力增强。另外，将正常培养产生的分生孢子经高渗胁迫处理3h后，发现病菌侵入丝大部分呈束状延伸，但将正常培养产生的分生孢子经高渗处理30min后，其分生孢子侵入丝形态未发生显著变化。说明高渗胁迫影响病菌侵入丝的形成及其致病力，其影响作用与处理时间有关。
　　4.HOG-MAPK途径参与调控病菌的高渗胁迫反应。将病菌培养在添加0.4MNaCl的PD培养基中处理，利用RT-qPCR技术分析HOG-MAPK途径及其下游关键基因的表达模式，发现StSTE11、StPBS2、StHOG1、StMSN、StMSN、stFPS1、StGPD1、StGPP2均响应高渗胁迫信号，说明这些基因参与了病菌的高渗胁迫反应。
　　5.HOG-MAPK途径关键基因StHOG1和StFPS1参与调控病菌附着胞形成及致病性。对StHOG1和StFPS1突变体的分析发现，病菌不能穿透玻璃纸，且不能形成附着胞。
　　6.RNA-Seq数据分析发现细胞中5个ABC转运蛋白基因参与响应高渗胁迫信号和侵染过程。

目录

声明

摘要

1．1玉米大斑病及其致病菌

1．2病原真菌中高渗胁迫反应及致病性研究现状

1．3植物病原真菌中的MAPK级联信号转导途径

1．4酿酒酵母高渗胁迫反应的调控机制研究现状

1．5本研究的目的和意义

2．1供试菌株

2．2试剂与溶液

2．4仪器与设备

2．5高渗胁迫对病菌生长发育的影响

2．5．1病菌菌落及菌丝形态观察

2．5．2病菌细胞壁超微结构观察

2．5．3病菌分生孢子产量测定及形态观察

2．6高渗胁迫对病菌附着胞发育及致病性的影响

2．6．1高渗胁迫培养的分生孢子萌发及侵入结构观察

2．6．2高渗胁迫处理分生孢子不同时间萌发及侵入过程观察

2．6．3病菌致病性与致病力测定

2．7高渗胁迫途径关键基因对病菌侵染结构形成及致病性的影响

2．7．1 HOG-MAPK途径关键基因在高渗胁迫条件下表达分析

2．7．2高渗胁迫相关基因突变体侵入结构形成情况观察

2．7．3高渗胁迫相关基因突变体侵入能力观察

3结果与分析

3．1高渗胁迫对病菌生长发育的影响

3．1．1病菌菌落形态观察

3．1．2病菌菌丝形态观察

3．1．3病菌细胞壁超微结构观察

3．1．4病菌分生孢子产量计数及形态观察

3．2高渗胁迫对病菌附着胞发育及致病性的影响

3．2．1高渗胁迫培养产生的分生孢子萌发及侵入结构形成观察

3．2．2短时间高渗胁迫处理的分生孢子萌发及侵入结构形成情况观察

3．2．3高渗胁迫培养产生分生孢子致病力测定

3．3高渗胁迫对病菌生长发育及致病性影响的分子机制初探

3．3．1高渗胁迫条件下HOG-MAPK途径关键基因表达模式分析

3．3．2高渗胁迫相关基因突变体侵入能力观察

3．3．3高渗胁迫相关基因突变体致病力观察

3．3．4高渗胁迫差异表达基因聚类分析

3．3．5高渗胁迫差异表达基因KEGG分析

3．3．6高渗胁迫差异表达基因Funcat分析

3．3．7高渗胁迫差异表达基因GO分析

3．3．8玉米大斑病菌高渗胁迫与病菌侵染过程差异表达基因分析

3．3．9高渗胁迫与病菌侵染过程重叠基因GO分析

3．3．10 ABC转运蛋白二级结构分析

4讨论

4．1高渗胁迫途径与病菌致病性的关系

4．2高渗胁迫对病菌细胞壁发育及致病力影响的分子机制

4．3 HOG1同源基因对病菌发育及致病性的调控作用

5结论

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢