不同基因型水稻应答稻瘟病菌侵染的过氧化物酶系活性变化及蛋白质组学研究

摘要

稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是水稻上的一种毁灭性真菌病害，每年给全球水稻生产造成20％左右的产量损失，严重威胁着全球的粮食安全。广泛种植抗病品种是防治稻瘟病最有效、最经济和最安全的方法。因此，人们越来越重视使用水平抗病性或多重抗性聚合的品种。为了解不同水稻品种受稻瘟病菌侵染后的生理生化及蛋白表达谱的变化，本实验以感病水稻品种日本晴和抗病品种武运粳7号为材料，接种淮安本地稻瘟病菌混合生理小种，测定侵染后水稻叶片中过氧化物酶系的活性及蛋白质组水平的变化，可望揭示不同遗传背景的水稻品种与稻瘟病的抗性关系。
　　1、接种稻瘟病菌后水稻叶片中的过氧化物酶系活性升高
　　本研究中，稻瘟病菌侵染水稻抗病材料和感病材料幼苗叶片后，导致两个品种水稻叶片内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等活性氧清除酶系的活性增强;抗氧化物质丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量增加;且感病材料日本晴中活性氧清除酶系活性的增长幅度明显高于抗病材料。这可能是由于在稻瘟病菌侵染过程中，干扰了植株体内氧化还原系统的平衡。寄主为了杀死病原菌产生大量的活性氧，导致叶片内活性氧含量增加，为了减缓活性氧对植物细胞的破坏，细胞中清除活性氧的酶类SOD、POD、CAT活性随之上升，从而清除活性氧，使其处于低水平状态。同时，由于活性氧的积累使细胞膜脂过氧化，引起膜脂过氧化最终产物MDA含量增加。此外，在病原茵的刺激下，可能会抑制水稻体内蛋白降解酶的活性或激活蛋白合成酶的活性，从而导致水稻叶片细胞内可溶性蛋白质含量的增加。抗病能力较强的水稻品种因其有较强的免疫力，在受到稻瘟病菌侵染后，其体内活性氧的积累量较感病品种来说相对较低，因此其活性氧清除酶系统的活性相对较低。这些研究结果表明，氧化还原系统在水稻抗稻瘟病过程中发挥着重要作用。
　　2、稻瘟病在蛋白质组水平上诱导水稻蛋白质的变化规律
　　用稻瘟病菌分生孢子悬浮液分别接种日本晴和武运粳7号水稻幼苗，侵染24 h、48 h和72 h后提取叶片蛋白质，采用iTRAQ蛋白质组学技术研究侵染后水稻叶片中蛋白质组的变化。以未接种的水稻为对照，在日本晴和武运粳7号水稻中分别鉴定到107个和126个差异表达蛋白。这些差异表达蛋白的功能涉及氧化还原、胁迫抗性、信号转导、糖和能量代谢、氨基酸代谢、光合作用及蛋白质合成与降解等多种抗病和代谢相关途径。此外，还鉴定到一系列尚未明确功能的差异表达蛋白。研究结果对深入了解不同抗性水稻品种在与稻瘟病菌互作过程中的分子抗病机制具有重要的理论指导意义。

目录

声明

摘要

第一章 水稻稻瘟病的抗性分子机制研究进展

第一节 水稻稻瘟病及其抗性

1 水稻稻瘟病及其抗性研究的意义

2 国内外研究概况和发展趋势

第二节 蛋白质组学及其研究技术

1 蛋白质组学概述

2 蛋白质组分析技术

第三节 蛋白组技术在稻瘟病研究中的应用

1 开展水稻稻瘟病抗性机理研究的迫切性和必要性

2 水稻抗稻瘟病蛋白质组学国内外研究现状

第二章 稻瘟病诱导水稻幼苗叶片氧化还原系统的特征谱变化

1 前言

2 材料与方法

2．1 实验材料及其培养

2．2 喷雾接种处理

2．3 生理指标的测定

2．4 数据处理

3 结果与分析

3．1 接种稻瘟病菌对水稻幼苗形态的影响

3．2 接种稻瘟病菌对水稻幼苗叶片的活性氧清除酶系活性的影响

4 讨论

5 结论

第三章 稻瘟病在蛋白质组水平上诱导变化的规律

1 材料与方法

1．1 水稻幼苗培养和稻瘟病菌侵染

1．2 蛋白质的提取

1．3 蛋白质酶解和iTRAQ标记

1．4 酶解肽段的分离、LC-MS／MS质谱分析和蛋白质鉴定

1．5 差异表达蛋白的生物信息学分析

2 结果与分析

2．1 稻瘟病侵染后水稻幼苗叶片表型和稻瘟病浸染应答蛋白质表达谱变化

2．2 差异表达蛋白的分析

2．3 差异表达蛋白的鉴定和功能分类

2．4 差异表达蛋白涉及到叶片的抗氧化系统的应答

2．5 差异表达蛋白涉及到光合过程、能量代谢和蛋白质代谢

3．结论

参考文献

致谢