葡萄霜霉菌RXLR效应蛋白鉴定及其功能分析
发布时间：2020-06-06 00:05
【摘要】：葡萄霜霉菌(Plasmopara viticola)是一种专性寄生卵菌,在分类上属于卵菌门,霜霉目,霜霉科,单轴霉属。由葡萄霜霉菌引起的葡萄霜霉病(Grapevine downy mildew)是危害葡萄最严重的病害,每年都会对葡萄以及葡萄酒产业造成巨大的经济损失。长期以来,育种工作者通过种间杂交、倍性诱变、转基因等手段不断的尝试改良品种以提高葡萄对霜霉菌的抗性,但是霜霉病依然在各个栽培品种中发生。因此,对于霜霉菌和葡萄互作的研究是一个迫切而又重要的课题,也只有弄清了霜霉菌的致病机理和葡萄的抗性机制才能为我们解决病害提供行之有效的防治手段。效应蛋白(Effectors)是病原菌分泌的一类小分子蛋白质,在侵染过程中它们是病原菌攻击寄主免疫系统的强大武器。本实验室前期通过对葡萄霜霉菌小种“JL-7-2”进行转录组、全基因组测序,总共挖掘到了 102个RXLR效应蛋白基因(PvRXLRs)。在本研究中为了探究这些效应蛋白的生化功能,我们从霜霉菌“JL-7-2”基因组中扩增到了 83个效应蛋白基因,其中45个来源于转录组,38个来源于基因组。利用RT-PCR我们证实了 38个基因组效应蛋白中有33个都可以检测到表达。为了进一步分析这些效应蛋白的作用机制,我们利用农杆菌介导的烟草叶片瞬时表达技术分析了它们在植物中的亚细胞定位情况,结果显示总共有76个效应蛋白能够在植物细胞内观察到明显的荧光信号。在这些效应蛋白中,34个效应蛋白定位于植物细胞核和细胞质,29个效应蛋白特异性的定位于细胞核,9个效应蛋白定位于膜系统。此外我们还鉴定到了 4个效应蛋白(PvRXLR54,61,86和161)定位于叶绿体,这也是卵菌效应蛋白定位于植物细胞器的首次报道。在上述4个叶绿体定位效应蛋白中,我们选择了 PvRXLR54进行深入研究。共定位实验表明效应蛋白PvRXLR54不仅定位于叶绿体而且还能够同时定位于线粒体,蛋白免疫印迹结果表明其N端并不含有可剪切的转运肽,但暴露的N端对于其在植物细胞中的转运是必须的。我们还发现效应蛋白PvRXLR54能够使转基因植株叶绿素含量降低,并抑制光化学反应、活性氧爆发以及胼胝质沉积。利用酵母双杂交以及“共沉淀—质谱”筛选,我们发现效应蛋白PvRXLR54能够与一个葡萄叶绿素结合蛋白(Grapevine chlorophyll a-b binding protein151,VvCBP151)直接互作,并推测效应蛋白可能通过影响VvCBP151的光能吸收与转化,进而抑制植物的先天免疫反应。
【图文】：
中国农业大学博士学位论文逦第一章绪论逡逑图１－３常见的植物卵菌病害逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｐｌａｎｔ邋ｄｉｓｅａｓｅｓ邋ｃａｕｓｅｄ邋ｂｙ邋ｏｏｍｙｃｅｔｅｓ逡逑１．２葡萄霜霉病逡逑１．２．１葡萄霜霉菌概况逡逑葡萄霜霉菌属于茸鞭毛生物界，卵菌门，卵菌纲，霜霉目，霜霉科，单轴霉属。它是一种专逡逑性寄生菌，只能在葡萄上生长，并以梨形吸器（Ｈａｕｓｔｏｒｉａ）伸入到寄主细胞内吸收养分。在侵染逡逑的中期，菌丝体从叶片背面的气孔伸出。孢子囊梗无色、丛生，单轴分枝３－６次，常见的为２－３逡逑次，分支处呈近直角，其顶端着生２－３个圆锥状小梗，小梗呈圆锥状、短、末端钝，孢子囊着生逡逑于小梗上。孢子囊无色，卵形或椭圆形，顶端有乳头状突起，在适宜条件下孢子囊萌发产生８－１０逡逑个游动孢子。游动孢子为肾形，在扁平的一侧着生着两根鞭毛，能在水中游动。一般在游动３０邋ｍｉｎ逡逑后鞭毛收缩，游动孢子变成圆形的休止孢而停止活动，，再经一段时间后开始萌发产生芽管（Ｇｅｒｍ逡逑ｔｕｂｅ）
葡萄霜霉菌可以侵染葡萄的任何绿色部分或组织，包括花序、花蕾、果实、新梢等，但主要逡逑危害叶片，造成叶片早落、早衰，影响树势和营养贮藏，从而使得果实品质下降。其最明显的特逡逑征是叶片背面、幼果、花序或果梗上产生白色的霜状霉层（图１－６）。葡萄霜霉病的发生和水分有逡逑直接关系，一般是在春夏季多雨潮湿的地区发生严重，例如欧洲、日本、新西兰、南非、阿根廷、逡逑澳大利亚东部以及我国黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、山东、山西、陕西、宁夏、新疆、逡逑贵州、四川等地。由于这些地区冬天潮湿，导致卵孢子越冬成活率高；春夏季多雨，又使得新梢、逡逑幼叶的生长和组织含水量的增加，使植株更加感病，从而导致病害流行和大爆发。温度对霜霉病逡逑的影响不大，霜霉病发生的最适温度为２２－２５邋°Ｃ，邋—般在１０－３０邋°Ｃ，高于３０邋°Ｃ或于１０邋°Ｃ都会逡逑抑制霜霉病的发生（王忠跃，２００４）。逡逑■WＨＩ逡逑图１－６葡萄霜霉病病症逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－６邋Ｄｉｓｅａｓ邋ｓｙｍｐｔｏｍｓ邋ｏｆ邋ｇｒａｐｅｖｉｎｅ邋ｄｏｗｎｙ邋ｍｉｌｄｅｗ逡逑１．２．３葡萄霜霉病的防治逡逑尽管一些农业手段例如合理水肥、叶幕、通风透光、夏季控制副梢、人工去除病叶以及避雨逡逑栽培等都能在一定程度上减轻霜霉病的发生，但在实际栽培管理过程中，使用化学药剂依然是防逡逑治霜霉病最简便有效的方法。卵菌包括葡萄霜霉菌都具有一个共同的特点即亲水疏油，所以目前逡逑防治霜霉菌的农药
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S436.631
【图文】：
中国农业大学博士学位论文逦第一章绪论逡逑图１－３常见的植物卵菌病害逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｐｌａｎｔ邋ｄｉｓｅａｓｅｓ邋ｃａｕｓｅｄ邋ｂｙ邋ｏｏｍｙｃｅｔｅｓ逡逑１．２葡萄霜霉病逡逑１．２．１葡萄霜霉菌概况逡逑葡萄霜霉菌属于茸鞭毛生物界，卵菌门，卵菌纲，霜霉目，霜霉科，单轴霉属。它是一种专逡逑性寄生菌，只能在葡萄上生长，并以梨形吸器（Ｈａｕｓｔｏｒｉａ）伸入到寄主细胞内吸收养分。在侵染逡逑的中期，菌丝体从叶片背面的气孔伸出。孢子囊梗无色、丛生，单轴分枝３－６次，常见的为２－３逡逑次，分支处呈近直角，其顶端着生２－３个圆锥状小梗，小梗呈圆锥状、短、末端钝，孢子囊着生逡逑于小梗上。孢子囊无色，卵形或椭圆形，顶端有乳头状突起，在适宜条件下孢子囊萌发产生８－１０逡逑个游动孢子。游动孢子为肾形，在扁平的一侧着生着两根鞭毛，能在水中游动。一般在游动３０邋ｍｉｎ逡逑后鞭毛收缩，游动孢子变成圆形的休止孢而停止活动，，再经一段时间后开始萌发产生芽管（Ｇｅｒｍ逡逑ｔｕｂｅ）
葡萄霜霉菌可以侵染葡萄的任何绿色部分或组织，包括花序、花蕾、果实、新梢等，但主要逡逑危害叶片，造成叶片早落、早衰，影响树势和营养贮藏，从而使得果实品质下降。其最明显的特逡逑征是叶片背面、幼果、花序或果梗上产生白色的霜状霉层（图１－６）。葡萄霜霉病的发生和水分有逡逑直接关系，一般是在春夏季多雨潮湿的地区发生严重，例如欧洲、日本、新西兰、南非、阿根廷、逡逑澳大利亚东部以及我国黑龙江、吉林、辽宁、河北、河南、山东、山西、陕西、宁夏、新疆、逡逑贵州、四川等地。由于这些地区冬天潮湿，导致卵孢子越冬成活率高；春夏季多雨，又使得新梢、逡逑幼叶的生长和组织含水量的增加，使植株更加感病，从而导致病害流行和大爆发。温度对霜霉病逡逑的影响不大，霜霉病发生的最适温度为２２－２５邋°Ｃ，邋—般在１０－３０邋°Ｃ，高于３０邋°Ｃ或于１０邋°Ｃ都会逡逑抑制霜霉病的发生（王忠跃，２００４）。逡逑■WＨＩ逡逑图１－６葡萄霜霉病病症逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－６邋Ｄｉｓｅａｓ邋ｓｙｍｐｔｏｍｓ邋ｏｆ邋ｇｒａｐｅｖｉｎｅ邋ｄｏｗｎｙ邋ｍｉｌｄｅｗ逡逑１．２．３葡萄霜霉病的防治逡逑尽管一些农业手段例如合理水肥、叶幕、通风透光、夏季控制副梢、人工去除病叶以及避雨逡逑栽培等都能在一定程度上减轻霜霉病的发生，但在实际栽培管理过程中，使用化学药剂依然是防逡逑治霜霉病最简便有效的方法。卵菌包括葡萄霜霉菌都具有一个共同的特点即亲水疏油，所以目前逡逑防治霜霉菌的农药
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S436.631
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本文编号：2698814
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