大丽轮枝菌胞外蛋白VdSOD1的非经典分泌特性及致病功能研究
发布时间：2021-01-20 09:25
大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）是一种可引起维管束病害的土传性植物病原菌。大丽轮枝菌寄主广泛,可侵染数百种双子叶植物引发黄萎病,其中包括多种经济作物,如棉花、马铃薯、番茄、莴苣等。因此探究大丽轮枝菌致病相关基因并阐明其分子机制是当前研究的热点。活性氧（reactive oxygen species,ROS）的积累是高等植物抵御病原菌侵染的一种普遍的防御机制。病原菌进化出基于超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）的ROS清除系统,抵御寄主植物防御反应产生的胞内外ROS,使病原菌突破寄主植物的防御系统,成功侵染并定殖于寄主中。但SOD基因家族在大丽轮枝菌中的作用尚不明确。前期研究发现,棉花组织诱导的大丽轮枝菌分泌液中存在大量致病相关蛋白,其中无信号肽的Cu/Zn-SOD（VdSOD1）表达上调3.95倍,提示VdSOD1可能在大丽轮枝菌与寄主相互作用及致病力中发挥作用。因此,本文围绕VdSOD1的分泌特性与致病力功能,进行了详细的研究。取得的主要研究结果如下:1.酵母信号肽追踪实验（the yeast signal trap assay）证...
【文章来源】：曲阜师范大学山东省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
VdSOD1基因全长序列及ORF序列比对Fig2.1Sequencealignmentoffull-lengthandopenreadingframe(ORF)ofVdSOD1外显子显示为黑色，内含子显示为短线
u/Zn-SOD1的蛋白序列进行序列比对，其中包括苜蓿轮枝菌(Verticilliumalfalfae)、尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)、轮枝镰孢菌(Fusariumverticillioides)、禾谷镰刀菌(Fusariumgraminearum)、稻瘟病菌(Magnaportheoryzae)、灰葡萄孢菌(Botrytiscinerea)、烟曲霉(Aspergillusfumigatus)、白色念珠菌(Candidaalbicans)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)。结果显示，真菌病原菌Cu/Zn-SOD1的蛋白序列之间具有高度同源性，其中大丽轮枝菌VdSOD1与尖孢镰刀菌FoSOD1同源性高达83%，与酿酒酵母SOD1同源性也达到了70%（图2.2B）。图2.2VdSOD1生物信息学分析Fig2.2BioinformaticanalysisofVdSOD1图A：VdSOD1基因结构。外显子显示为黑色，内含子显示为白色。图B：大丽轮枝菌VdSOD1与其它真菌病原菌Cu/Zn-SOD1蛋白序列比对。利用CLUSTALX2将VdSOD1蛋白序列与其他已知的真菌病原菌Cu/Zn-SOD1蛋白序列进行比对。黑色背景和方框中的序列分别代表高度保守区和低保守区。*和#分别代表Cu2+和Zn2+的结合残基。两个Cu2+/Zn2+结合结构域单下划线标记，非经典分泌保守短肽双下划线标记。比对序列的Genbank登录号：Verticilliumdahliae(VEDA_03436);Verticilliumalfalfae(XP_003007974.1);Fusariumoxysporum(EGU80493.1);Fusariumverticillioides(EWG38836.1);Fusariumgraminearum(CEF77131.1);Magnaportheoryzae(XP_003721165.1);Botrytiscinerea(XP_001560530.1);Aspergillusfumigatus(Q9Y8D9.3);Candidaalbicans(EEQ45246.1);Saccharomycescerevisiae(NP_012638.1).
第2章大丽轮枝菌VdSOD1基因的克隆与分析13对大丽轮枝菌VdSOD1的保守结构域和活性位点进行预测分析。结果表明，VdSOD1具备可以与Cu2+和Zn2+结合的残基（其中H47、H49、H64以及H121结合Cu2+；H64、H72、H81和D84结合Zn2+）；具有两个半胱氨酸（C58和C147）可以形成二硫键；以及一个可以结合底物的活性位点(R144)。这些保守结构域及活性位点的特征都表明VdSOD1是一个典型的Cu/Zn-SOD1（图2.2B）。根据SignalP5.0[65]软件对VdSOD1的序列分析结果显示，VdSOD1的N端不具有信号肽(signalpeptide,SP)（图2.3A）。但是根据VdSOD1序列特征分析表明，VdSOD1中包含了一段保守的短肽（序列为：GAPSDEDR，图2.2B双下划线标记）。有研究表明，这段保守的短肽在酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)SOD1中负责非经典分泌[41]。同时利用非经典分泌软件SecretomeP2.0[66]对VdSOD1的序列分析，结果显示SecP评分为0.87，高于0.5的分泌阈值，推测VdSOD1有可能是一种非经典分泌蛋白（图2.3B）。综上所述，VdSOD1是一种没有信号肽的Cu/Zn-SOD1，且可能依靠非经典分泌途径分泌。图2.3VdSOD1分泌特性的生物信息学预测Fig2.3BioinformaticpredictionofsecretorycharacteristicsofVdSOD1图A：SignalP5.0软件信号肽预测。图B：SecretomeP2.0软件非经典分泌蛋白预测。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国棉花黄萎病研究十年回顾及展望[J]. 朱荷琴,李志芳,冯自力,冯鸿杰,魏锋,赵丽红,师勇强,刘世超,周京龙. 棉花学报. 2017(S1)
[2]膜泡运输蛋白VdSec22参与大丽轮枝菌胞外蛋白的分泌和致病性[J]. 田李,徐荣旗,王转斌,刘娜,冯凤鹃,曲志才. 微生物学报. 2015(07)
[3]棉花黄萎病研究进展[J]. 林玲,张昕,邓晟. 棉花学报. 2014(03)
[4]棉花抗黄萎病机制研究进展[J]. 徐理,朱龙付,张献龙. 作物学报. 2012(09)
[5]大丽轮枝孢微菌核的形成条件[J]. 白应文,胡东芳,胡小平,赵俊兴,朱荷琴,杨家荣. 菌物学报. 2011(05)
[6]棉花黄萎病菌的侵染过程[J]. 赵凤轩,戴小枫. 基因组学与应用生物学. 2009(04)
[7]玉米灰斑病抗性反应中酚类物质代谢作用的研究[J]. 郭红莲,程根武,陈捷,冯晶,崔澍,唐树戈. 植物病理学报. 2003(04)
[8]棉花黄萎病连年流行的原因及对策[J]. 简桂良,邹亚飞,马存. 中国棉花. 2003(03)
[9]棉黄萎病菌微菌核研究进展[J]. 李雪玲,张天宇,王立新. 植物保护. 1997(05)
[10]棉花黄萎病菌分泌的糖蛋白毒素与其致病力的关系[J]. 甘莉,吕金殿,汪沛洪. 中国农业科学. 1995(02)
博士论文
[1]棉花组织诱导体系中大丽轮枝菌分泌蛋白分析及其致病性研究[D]. 肖红利.中国农业科学院 2014
本文编号：2988795
【文章来源】：曲阜师范大学山东省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
VdSOD1基因全长序列及ORF序列比对Fig2.1Sequencealignmentoffull-lengthandopenreadingframe(ORF)ofVdSOD1外显子显示为黑色，内含子显示为短线
u/Zn-SOD1的蛋白序列进行序列比对，其中包括苜蓿轮枝菌(Verticilliumalfalfae)、尖孢镰刀菌(Fusariumoxysporum)、轮枝镰孢菌(Fusariumverticillioides)、禾谷镰刀菌(Fusariumgraminearum)、稻瘟病菌(Magnaportheoryzae)、灰葡萄孢菌(Botrytiscinerea)、烟曲霉(Aspergillusfumigatus)、白色念珠菌(Candidaalbicans)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)。结果显示，真菌病原菌Cu/Zn-SOD1的蛋白序列之间具有高度同源性，其中大丽轮枝菌VdSOD1与尖孢镰刀菌FoSOD1同源性高达83%，与酿酒酵母SOD1同源性也达到了70%（图2.2B）。图2.2VdSOD1生物信息学分析Fig2.2BioinformaticanalysisofVdSOD1图A：VdSOD1基因结构。外显子显示为黑色，内含子显示为白色。图B：大丽轮枝菌VdSOD1与其它真菌病原菌Cu/Zn-SOD1蛋白序列比对。利用CLUSTALX2将VdSOD1蛋白序列与其他已知的真菌病原菌Cu/Zn-SOD1蛋白序列进行比对。黑色背景和方框中的序列分别代表高度保守区和低保守区。*和#分别代表Cu2+和Zn2+的结合残基。两个Cu2+/Zn2+结合结构域单下划线标记，非经典分泌保守短肽双下划线标记。比对序列的Genbank登录号：Verticilliumdahliae(VEDA_03436);Verticilliumalfalfae(XP_003007974.1);Fusariumoxysporum(EGU80493.1);Fusariumverticillioides(EWG38836.1);Fusariumgraminearum(CEF77131.1);Magnaportheoryzae(XP_003721165.1);Botrytiscinerea(XP_001560530.1);Aspergillusfumigatus(Q9Y8D9.3);Candidaalbicans(EEQ45246.1);Saccharomycescerevisiae(NP_012638.1).
第2章大丽轮枝菌VdSOD1基因的克隆与分析13对大丽轮枝菌VdSOD1的保守结构域和活性位点进行预测分析。结果表明，VdSOD1具备可以与Cu2+和Zn2+结合的残基（其中H47、H49、H64以及H121结合Cu2+；H64、H72、H81和D84结合Zn2+）；具有两个半胱氨酸（C58和C147）可以形成二硫键；以及一个可以结合底物的活性位点(R144)。这些保守结构域及活性位点的特征都表明VdSOD1是一个典型的Cu/Zn-SOD1（图2.2B）。根据SignalP5.0[65]软件对VdSOD1的序列分析结果显示，VdSOD1的N端不具有信号肽(signalpeptide,SP)（图2.3A）。但是根据VdSOD1序列特征分析表明，VdSOD1中包含了一段保守的短肽（序列为：GAPSDEDR，图2.2B双下划线标记）。有研究表明，这段保守的短肽在酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)SOD1中负责非经典分泌[41]。同时利用非经典分泌软件SecretomeP2.0[66]对VdSOD1的序列分析，结果显示SecP评分为0.87，高于0.5的分泌阈值，推测VdSOD1有可能是一种非经典分泌蛋白（图2.3B）。综上所述，VdSOD1是一种没有信号肽的Cu/Zn-SOD1，且可能依靠非经典分泌途径分泌。图2.3VdSOD1分泌特性的生物信息学预测Fig2.3BioinformaticpredictionofsecretorycharacteristicsofVdSOD1图A：SignalP5.0软件信号肽预测。图B：SecretomeP2.0软件非经典分泌蛋白预测。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国棉花黄萎病研究十年回顾及展望[J]. 朱荷琴,李志芳,冯自力,冯鸿杰,魏锋,赵丽红,师勇强,刘世超,周京龙. 棉花学报. 2017(S1)
[2]膜泡运输蛋白VdSec22参与大丽轮枝菌胞外蛋白的分泌和致病性[J]. 田李,徐荣旗,王转斌,刘娜,冯凤鹃,曲志才. 微生物学报. 2015(07)
[3]棉花黄萎病研究进展[J]. 林玲,张昕,邓晟. 棉花学报. 2014(03)
[4]棉花抗黄萎病机制研究进展[J]. 徐理,朱龙付,张献龙. 作物学报. 2012(09)
[5]大丽轮枝孢微菌核的形成条件[J]. 白应文,胡东芳,胡小平,赵俊兴,朱荷琴,杨家荣. 菌物学报. 2011(05)
[6]棉花黄萎病菌的侵染过程[J]. 赵凤轩,戴小枫. 基因组学与应用生物学. 2009(04)
[7]玉米灰斑病抗性反应中酚类物质代谢作用的研究[J]. 郭红莲,程根武,陈捷,冯晶,崔澍,唐树戈. 植物病理学报. 2003(04)
[8]棉花黄萎病连年流行的原因及对策[J]. 简桂良,邹亚飞,马存. 中国棉花. 2003(03)
[9]棉黄萎病菌微菌核研究进展[J]. 李雪玲,张天宇,王立新. 植物保护. 1997(05)
[10]棉花黄萎病菌分泌的糖蛋白毒素与其致病力的关系[J]. 甘莉,吕金殿,汪沛洪. 中国农业科学. 1995(02)
博士论文
[1]棉花组织诱导体系中大丽轮枝菌分泌蛋白分析及其致病性研究[D]. 肖红利.中国农业科学院 2014
本文编号：2988795
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