基于代谢组学的盾壳霉寄生核盘菌的关键代谢物研究

发布时间：2020-08-31 14:35

　　 核盘菌引起的菌核病是一种世界性分布的重要农作物病害,盾壳霉是核盘菌上的重寄生真菌。目前,关于盾壳霉和核盘菌互作的研究,大多是从基因和蛋白层面获得的,而在代谢水平上的研究甚少。为了研究盾壳霉寄生核盘菌过程中的关键代谢物,本研究采用基于LC-MS的代谢组学手段,分析敲除盾壳霉的NOX相关基因后,失去寄生能力的突变株的代谢变化,以及盾壳霉寄生核盘菌过程中的差异代谢物质种类,找到寄生关键代谢物并分析其可能的生物功能,取得的主要结果如下:1盾壳霉突变株Qnox1-6的代谢特性。通过失去寄生能力的突变株Qnox1-6与野生株zs-1的代谢比较,发现敲除NOX相关基因后,能够引起盾壳霉中大量代谢物显著上调。通过采集不同培养时间点的代谢样品,比较重复出现的代谢差异物质,得到14个共同差异物质,大部分为羧酸类和苷类物质,且在突变株中均显著上调,特别的是,有7种代谢物仅出现在突变株中,包括松柏苷(抗氧化物质)、3个羧酸类物质、1个酚类物质、1个甾体皂苷类物质和1个其它物质。分析认为敲除NOX相关基因后,除了会引起盾壳霉突变株代谢抗氧化类物质,还会导致其代谢其它新的次级代谢产物,这些物质与盾壳霉的细胞分化和分生孢子的形成密切相关。2盾壳霉寄生核盘菌的关键代谢物筛选。通过盾壳霉和核盘菌的共培养分别与两种菌株单独培养相比,代谢总离子流图结果显示,盾壳霉在接触到核盘菌之后有明显的代谢扰动。两组比较发现,共同的差异代谢组分有52个,大部分为酸类和苷类物质。差异组分的靶向代谢通路富集结果显示有10种代谢路径显著富集。其中:氨基酸相关通路,甘油磷脂代谢和谷胱甘肽代谢通路的显著富集,说明在寄生过程中菌体的生命活动旺盛,寄生过程涉及很多复杂生命活动相关代谢物的产生,此过程有较复杂的信号分子传导,还涉及细胞的凋亡,菌体间通过甘油磷脂类物质的代谢来进行相互识别,同时,磷脂类物质也可能参与寄生过程的防御反应中。为了进一步缩小寄生引起的代谢差异物质的范围,引入盾壳霉突变株Qnox1-6与核盘菌共培养的不寄生组进行对照实验。通过多组分比较筛选,以及代谢组分在各处理组中的代谢峰相对丰度比较和生物学功能分析,筛选认为2-Phenylacetamide和Sinapic acid是盾壳霉寄生核盘菌的关键物质。3寄生关键代谢物的生物功能研究。以芥子酸(S.A.)为外源添加对象的实验证明:S.A.的添加对盾壳霉生长影响较小;但是,S.A.能明显抑制核盘菌的生长并导致其出现生长异常现象。代谢通路富集结果显示,低浓度S.A.的添加导致核盘菌细胞内正常氧化还原及能量代谢受阻,故而引起NAD补救途径的显著上调,且高浓度的S.A.对核盘菌的磷脂合成代谢路径有抑制,分析认为S.A.影响到核盘菌细胞膜的生物功能,导致其出现生长缓慢,生长异常等现象。S.A.添加对寄生组共培养过程的代谢影响实验结果表明:与未添加共培养组相比,S.A.的添加会引起共培养过程中酸类,糖苷类,酚类、酰胺类等物质的显著上调。说明S.A.的添加对共培养产生的差异代谢有加强的效果,除此之外,代谢通路富集结果表明,S.A.的添加还会影响到盾壳霉接触核盘菌时的能量代谢以及细胞识别与信号分子的传导等功能,进一步证明了 S.A.是盾壳霉接触核盘菌的过程中的关键代谢物。
【学位单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S432.44
【部分图文】：

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２结果与分析逡逑２．１菌株培养及代谢差异分析逡逑图２－１盾壳霉生长形态图。左图为野生株，右图为突变株逡逑Ｆｉｇ邋２－１邋Ｍｏｉｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋Ｃｏｎｉｏｔｈｙｒｉｕｍ邋ｍｉｎｉｔａｎｓ．邋Ｔｈｅ邋ｌｅｆｔ邋ｆｏｒ邋ｗｉｌｄ邋ｓｔｒａｉｎｓ，邋ｔｈｅ邋ｒｉｇｈｔ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ｍｕｔａｎｔ邋ｓｔｒａｉｎｓ逡逑图２－１中盾壳霉野生株ｚｓ－ｌ表面有明显的黑色分生孢子，而突变株Ｑｎｏｘｌ－６表面则逡逑无成熟的分生孢子器和分生孢子生成。对野生盾壳霉菌株ｚｓ－１邋（对照组）和丧失寄生逡逑能力的突变株Ｑｎｏｘｌ－６代谢物样品进行ＬＣ－ＭＳ分析，图２－２是培养１０天的代谢样品在逡逑正离子模式下的总离子流图。培养１０天的样品中检测到５６３个代谢特征峰（由质荷比逡逑和保留时间组成的数据对统计得到），由总离子流图可以看到，突变株与野生株相逡逑比，有明显的代谢物差异，保留时间在６－ｌＯｍｉｎ之间物质特征峰显著下调，且有新的逡逑和显著上调的物质特征峰出现（红色箭头所示）。逡逑２．５ｘｌ0５逦N逡逑？Ｓ邋２．０Ｘ１０５－逦、逦，逦Ｉ！逦＾逦ｉｎ邋．邋＾逦，逡逑Ｃ邋１．５ｘ１０ｓ－逦＼逦：逦＼邋Ｉ邋１逦ｌ0ｄ邋Ｑｎｏｘｌ－６逡逑名邋ｌ．ＯｘｌＯ５．逦１逦ｆ邋

【参考文献】

相关期刊论文 前3条

1 王慧;张红歧;邬昊洋;邹坤;;筒鞘蛇菰提取物及松柏苷的抗氧化作用研究[J];三峡大学学报(自然科学版);2009年03期

2 梅梦;;聚类算法的分析与研究[J];科技广场;2007年11期

3 高俊明;马丽娜;李欣;韩巨才;;盾壳霉对核盘菌的拮抗作用研究[J];植物保护;2006年06期

相关博士学位论文 前1条

1 魏玮;盾壳霉产孢和生长相关基因的克隆及功能验证[D];华中农业大学;2013年

相关硕士学位论文 前1条

1 杜磊;核盘菌致病力衰退相关病毒SsDRV防治油菜菌核病的研究[D];华中农业大学;2012年

本文编号：2808935