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双组分系统基因MoSLN1和MoSKN7在稻瘟病菌生长发育与致病过程中的功能研究

作　者: 刘凯悦
导　师: 郑小波
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物病理学
关键词: 稻瘟病菌 双组分系统 生长发育 细胞壁完整性 致病性
分类号: S435.111.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是水稻生产上一种毁灭性真菌病害,平均每年给水稻生产造成10-30%的损失。目前,对该病害的控制主要以选育抗病品种为主,同时辅以化学防治；但由于该病原菌易变,新的致病和抗药性群体的产生分别易导致新选育的抗病品种和药剂失去利用价值。因此,稻瘟病的防治始终是水稻生产上的一个重要难题。控制该病害的重要前提是了解该病原菌生长发育及致病分子调控机制。稻瘟菌全基因组序列的公布及遗传转化操作系统的建立加速了其致病相关基因的发掘,也为寻找新的稻瘟病菌杀菌剂作用靶标,设计新的稻瘟病控制策略提供理论依据。双组分系统是在细菌、真菌、粘菌及高等植物中普遍存在的信号系统,并参与细胞新陈代谢和生理生化过程,包括细胞能动性、细胞周期的控制、发育、抗生素抗药性以及致病细菌和真菌的致病性过程等。简单的双组分系统由感受器激酶和应答调节器组成,如大肠杆菌的EnvZ-OmpR渗透调节。真核生物的双组分系统通常由三个部分组成：杂合型的组氨酸激酶、包含组氨酸基团的磷酸转移蛋白及应答调节蛋白。在酿酒酵母中,Slnl-Ypdl-Ssk1渗透调节系统对酵母细胞内渗透调节物—甘油的积累具有重要意义。Slnl感知外界低渗透压信号后发生自磷酸化,然后将磷酸基团传递给中介蛋白Ypdl,最后再由Ypdl传递给应答调节蛋白Sskl。Ssk1会进一步激活MAPK信号级联系统,最终使酵母细胞适应外界渗透压环境。酵母中另一个应答调节器Skn7参与活性氧胁迫应答。本文根据同源序列比对,在稻瘟病菌基因组数据库中搜索到一个与酵母SLN1同源的基因,命名为MoSLN1。序列分析表明该基因编码的蛋白含有1202个氨基酸,含有一个信号肽、一个保守的组氨酸激酶结构域和一个类似组氨酸激酶的ATP酶结构域。根据同源重组原理、采用原生质体转化方法获得了其敲除突变体ΔMoslln。生物学性状分析发现,MoSLN1缺失突变体对不同胁迫因子表现出高敏感性,但对CFW敏感性变弱；突变体胞外漆酶和过氧化物酶活性显著降低。附着胞黑色素合成缺陷,导致无法产生足够的膨压,最终不能侵入寄主与正常扩展,从而使突变体不致病。上述结果表明,MoSLN1作为一个致病因子在渗透胁迫应答、细胞壁完整性和过氧化物酶活性方面具有重要调控作用。本文同时在稻瘟病菌中发现另一个双组分蛋白基因SKN7,该基因编码的蛋白含有672个氨基酸,氨基端有一个HSF功能域,是一个热激因子,羧基端有一个REC结构域,是能够被组氨酸激酶磷酸化的接收位点。根据同源重组原理、采用原生质体转化方法获得了其敲除突变体ΔMoskn7。进一步测定了其生物学表现型,发现MoSKN7不参与稻瘟病菌的致病过程；突变体菌落颜色发生改变,且对外源的过氧化氢敏感。上述结果提示,尽管在生物体双组分系统中Skn7位于Slnl的下游,但是在稻瘟病菌中MoSln1不通过MoSkn7来调控致病性。

全文目录


摘要  6-8ABSTRACT  8-10上篇 文献综述  10-33  双组分系统研究进展  11-33    1 双组分系统的基本特征  12-15      1.1 感受器激酶(Sensor kinase,HPKs)  13-14      1.2 包含组氨酸基团的磷酸转移蛋白(HPt)  14-15      1.3 应答调节器(RRs)  15    2 不同生物的双组分系统  15-26      2.1 细菌的双组分系统  15-19      2.2 真菌的双组分系统  19-22      2.3 植物的双组分信号系统  22-26    3 双组分系统的多样性  26-27    参考文献  27-33下篇 研究内容  33-78  第一章 双组分系统基因MoSLNl在稻瘟病菌生长发育与致病过程中的的功能研究  34-64    1 材料与方法  36-42      1.1 供试菌株与培养条件  36-37      1.2 稻瘟病菌DNA、RNA的提取和cDNA的合成  37      1.3 MoSln1的蛋白序列分析和系统发育分析  37      1.4 MoSLN1基因敲除突变体的获得  37-38      1.5 突变体的致病性测定  38-39      1.6 附着胞膨压测定及黑色素合成相关基因表达量分析  39-40      1.7 突变体的生长速率测定  40      1.8 细胞壁完整性分析  40-41      1.9 突变体活性氧检测及相关基因表达量分析  41      1.10 突变体胞外漆酶活性  41-42      1.11 突变体影响胞外过氧化物酶活性  42    2 结果与分析  42-55      2.1 MoSLN1的蛋白结构分析及系统发育分析  42-43      2.2 敲除突变体的获得及互补验证  43-45      2.3 MoSLN1敲除突变体致病性丧失  45-46      2.4 突变体附着胞不能形成膨压  46-48      2.5 突变体在不同培养基上生长速率下降  48-49      2.6 突变体对外界胁迫表现敏感  49-50      2.7 MoSLN1与细胞壁完整性相关  50-52      2.8 突变体活性氧含量降低  52-53      2.9 突变体漆酶活性降低  53-54      2.10 变体胞外过氧化物酶活性降低  54-55    3 讨论  55-59    参考文献  59-64  第二章 双组分系统基因MoSKN7在稻瘟病菌生长发育与致病过程中的功能研究  64-78    1 材料与方法  65-68      1.1 供试菌株与培养条件  65-66      1.2 稻瘟病菌DNA、RNA的提取和cDNA的合成  66      1.3 MoSkn7的蛋白序列分析和系统发育分析  66      1.4 MoSKN7基因敲除突变体的获得  66-67      1.5 生长速率测定及菌落形态观察  67      1.6 分生孢子萌发及附着胞形态观察  67      1.7 致病性测定  67      1.8 过氧化氢敏感性测定  67-68    2 结果与分析  68-72      2.1 MoSkn7的蛋白结构分析及系统发育分析  68-69      2.2 敲除突变体的获得  69-70      2.3 突变体菌落形态观察  70      2.4 分生孢子萌发及附着胞形成率统计  70-71      2.5 MoSKN7不参与调控稻瘟病菌致病力  71      2.6 突变体对过氧化氢敏感  71-72    3 讨论  72-74    参考文献  74-78附录1  78-80附录2  80-82攻读硕士学位期间发表的研究论文  82-83致谢  83

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中图分类: > 农业科学 > 植物保护 > 病虫害及其防治 > 农作物病虫害及其防治 > 禾谷类作物病虫害 > 稻病虫害 > 病害 > 侵（传）染性病害 > 稻瘟病
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