黄栌枯萎病菌Septin家族的功能研究

发布时间：2020-08-09 09:23

【摘要】：由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)引起的黄栌枯萎病已对北京等地红叶景观造成了严重的威胁。黄栌枯萎病是一种系统性植物病害,药剂作用效果差,且其病原菌在发病后期形成抗逆性极强的微菌核,目前尚无有效的防治措施。微菌核在病害循环中发挥极其关键的作用,揭示微菌核形成机制的分子基础具有重要的理论意义和实践价值。因此,本研究围绕Septin家族,采用反向遗传学方法,阐明该基因家族在微菌核形成和致病过程中的作用机制。研究结果如下:1)大丽轮枝菌Septin家族含有4个成员,即VdSep3(VDAG_00736)、VdSep4(VDAG_07169)、VdSep5(VDAG_04382)和VdSep6(VDAG_01474)。2)敲除VdSep3、VdSep4和VdSep6导致了突变体的孢子产量降低,而VdSep5基因缺失后突变体孢子产量相对于野生型增加。此外,所有的Septin基因均调控菌丝的极性生长以及几丁质的分布和运输。3)VdSep3和VdSep6基因分别对微菌核形成以及黑色素合成相关基因起负向调控作用和正向调控作用,而VdSep4和VdSep5基因对微菌核形成以及黑色素的合成影响不明显。4)VdSep4基因的缺失会使大丽轮枝菌对几丁质抑制剂、高渗透胁迫、部分农药的抗性增强,而其余3个Septin家族基因的缺失普遍会导致对逆境胁迫的抗性降低,表明Septin家族基因参与了逆境胁迫的应答过程,但其分工不同。5)VdSep3、VdSep4以及VdSep5基因的缺失使侵入钉形成数量降低,菌丝侵入寄主的时间以及数量出现了延迟或降低,使得接种△VdSep3_2、△VdSep4_1和△VdSeP5_1的烟草病害程度显著低于野生型,而VdSep6的缺失使突变体失去了直接侵入寄主植物的能力,表明Septin家族基因对大丽轮枝菌的侵染过程至关重要。综上,本研究揭示了大丽轮枝菌中的Septin家族基因在菌丝的生长发育、微菌核形成、胁迫应答以及致病性等过程中发挥着重要的调控作用。此外,根据各Septin基因突变体的表现,可以推断不同的Septin家族基因在细胞内具有不同的分工。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S763.7
【图文】：

子显微镜发现酿酒酵母在出芽繁殖时，Ｓｅｐｔｉｎ蛋白会在子细胞与母细胞连接处的细胞逡逑膜内表面聚合形成一个ｌ0ｎｍ高的颈环状结构，这个环使得子细胞和母细胞能正常分逡逑开，当分裂结束后，这个环会消失，因此这种蛋白被命名为Ｓｅｐｔｉｎ（Ｂｙｅｒｓ，丨９７６；逡逑Ｇｌａｄｆｄｔｅｒ．ｅｔａｌ．．邋２００１）。Ｓｅｐｔｉｎ家族基因广泛存在于除高等植物以外的真核生物当中，逡逑目前为止，人们从酿酒酵母中发现７种Ｓｅｐｔｉｎ家族基因，秀丽隐杆线虫中２种，黑腹逡逑果蝇中５种，人类中１３种。逡逑１．６．逦２．邋Ｓｅｐｔｉｎ蛋白的结构逡逑Ｓｅｐｔｉｎ家族基因所编码的蛋白分子量在３０－６５ｋＤａ之间，大多数Ｓｅｐｔｉｎ蛋白具有逡逑在ＧＴＰ酶超家族成员中发现的一组ＧＴＰ酶基序，即Ｇ－丨、Ｇ－３和Ｇ－４（Ｆｉｅｌｄａｎｄ邋Ｋｅｌｌｏｇｇ，逡逑１９９９；邋Ｋｉｎｏｓｈｉｔａ．邋２００３）。Ｓｅｐｔｉｎ蛋白的单体通常包含以下几个部分：能与磷酸肌醇结逡逑合的碱性氨基酸区、ＧＴＰ结合域以及Ｓｅｐｔｉｎ独有原件（ｓｅｐｔｉｎ邋ｕｎｉｑｕｅ邋ｅｌｅｍｅｎｔ，邋ＳＵＥ），逡逑多数ＳＵＥ由氋度保守的５３个氨基酸组成；Ｓｅｐｔｉｎ蛋白的氨基末端（Ｎ－端）序列富含逡逑脯氨酸，绝大部分羧基末端（Ｃ－端）还含有一个卷曲螺旋结构，在不同的Ｓｅｐｔｉｎ蛋白逡逑中，两端的序列在长度和组成上有非常大的差异（Ｍｏｓｔｏｗｙ邋ａｎｄ邋Ｃｏｓｓａｒｔ，邋２０１２；邋Ｐａｎ，邋ｅｔ逡逑ａｌ．，２００７；邋Ｖｅｒｓｅｌｅ，ｅｔ邋ａｌ”邋２００４）（图邋１．１邋）。逡逑

逦１．引言逦逡逑失的现象；此外，Ｓｅｐｔｉｎ家族基因的缺失还会影响真菌等生长、产孢等。因此，探究逡逑Ｓｅｐｔｉｎ家族基因在微菌核形成以及侵染过程中的功能，可以为大丽轮枝菌微菌核形成逡逑和致病性等方面的分子机制提供重要的理论基础，同时，还可以为新型杀菌剂的开发逡逑与利用提供理论依据。逡逑１．８．研究内容和技术路线逡逑本试验利用ＪＧＩ等数据库及Ｍｅｇａ邋５．０等序列分析软件对大丽轮枝菌Ｓｅｐｔｉｎ家族逡逑基因进行鉴定；采用ＰＥＧ介导的遗传转化方法分别对ＶｄＳｅｐ３、ＶｄＳｅｐ４、ＶｄＳｅｐ５及逡逑ＶｄＳｅｐ６基因进行敲除，以获得对应的敲除突变体。通过比对野生型ＸＳ１１菌株与各逡逑敲除突变体在生长速率、产孢情况、环境胁迫应答、微菌核形成情况、炓色素与几丁逡逑质合成相关基因、ＲＯＳ相关基因的表达量以及致病力等方面的差异，明确大丽轮枝菌逡逑中Ｓｅｐｔｉｎ家族基因的主要功能。逡逑技术路线如下：逡逑

图３．２邋ＶｄＳｅｐ４及其他真菌中的同源基?

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本文编号：2786924