果生刺盘孢MAPK信号通路Pmk1基因的功能分析
发布时间：2021-06-14 23:31
果生刺盘孢是苹果炭疽叶枯病的主要病原菌,它不仅可以侵染叶片造成早期落叶,还可以危害苹果果实,引起果实斑点,给苹果的品质和产量造成严重的影响。果生刺盘孢引起的苹果炭疽叶枯病近年来在我国苹果产区快速蔓延,对于果生刺盘孢的致病机理目前还了解很少。有丝分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases,MAPK）是MAPK信号通路的关键因子,是参与细胞信号转导,调控细胞生长、分化、环境适应的重要因子。丝状真菌中,MAPK基因Pmk1所在的Fus3/Kss1-MAPK通路是调控病原菌交配、生长、产孢、和致病的关键基因。本研究以果生刺盘孢1104-B菌株为研究对象,通过基因敲除技术获得Pmk1缺失突变体,再通过对该突变体的表型变化研究推断该基因的功能,以期阐明果生刺盘孢的致病中的作用。主要研究结果如下:1.基于基因重组技术,PEG介导原生质体转化技术,共获得抗潮霉素的转化子52株,通过PCR检测、玻璃纸穿透试验筛选、共得到基因敲除突变体两株,分别是1104Pmk1-37B和1104Pmk1-38B。2.将突变体以及野生型菌株分别在PDA培养基培养,结果显示突变体...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苹果炭疽叶枯病在叶片以及果实上的症状（符丹丹2014）
6果生刺盘孢MAPK信号通路Pmk1基因的功能分析MAPKs在酵母细胞生理上有着非常重要的作用。在敲除Fus3和Kss1和Smk1后的突变体的有性繁殖以及孢子的形成会受阻。在酵母当中，MAPKs可以帮助维持彼此的信号的特异性以及稳定性。在高渗透的情况下，Hog1可以通过Ste11来防止Fus3和Kss1的失活（Sprague1998），菌丝的生长调控子Tec1可以受Fus3来降低菌丝的生长，同时Kss1的活性也可以靠Fus3来弱化（Qietal2005）。在菌丝交配和生长信号因子也可以通过激活Ste11来确保Hog1的信号通路的正常运行，同时在交配的过程当中促使Fus3的活性超过Kss1（Qi&Elion2005）。图1.1酿酒酵母MAPK组成示意图（Rispailetal2009）Fig1.1SaccharomycescerevisiaeMAPKcomponentdiagram（Rispailetal2009）1.4.3植物病原真菌的MAPK通路概况植物病原真菌的生长和发育及致病性均受到其细胞外信号转导途径的调控。研究表明，植物病原真菌的信号转导途径主要有3类，即Ca2+、cAMP以及MAPK信号转导途径，其中MAPK是近年来细胞信号转导研究的热点。植物病原真菌中至少存在3条保守的MAPK级联途径，它们分别是：Fus3/Kss1-MAPK途径、Slt2-MAPK途径以及Hog-MAPK途径。Fus3/Kss1-MAPK主要参与调控病原菌的附着胞发育、交配反应、侵入和致病性等过程，例如在玉米黑粉病菌（Ustilagomaydils）中该途径主要参与并调控了U.mayils的菌丝生长，致病毒力；Slt2-MAPK途径在小麦赤霉病菌（Fusariumgraminerarum）和小麦壳针枯叶病菌（Mycosphaerellagraminicola）中主要参与了细胞壁的发育及完整性的调控；Hog-MAPK途径在灰霉病菌（Botrytiscinerea）等致病中主要是调控病菌对高渗透胁迫的反应。在病原真菌中，MAPK的研究开展目前较为深入，已经鉴定出了三个关键基因，分别是
第一章文献综述7Pmk1、Mps1以及Osm1，参与了病原菌的发育、分化和致病的过程（Xuetal2000）。在稻瘟菌中，分别含有MAPK（Pmk1、Osm1以及Mps1），MAPKK（Mst7、Pbs2以及Mkk2）和MAPKKK（Mst11、Ssk2以及Mck1）（图1.3）（Lietal2012;Xu2000）。其中，Mps1不会涉及到附着胞的形成，只是参与了细胞壁的形成，附着胞的穿透以及侵染（Jeonetal2008;Zhaoetal2005）。Mps1调控阿拉伯糖和葡萄糖的外层细胞壁的积累，来抵抗侵染植物过程中的几丁质酶（Fujikawaetal2009）。Osm1调控了细胞的渗透压，但是和附着胞芽管的产生和寄主的侵染关系很小（Dixonetal1999)。研究表明，在稻瘟菌当中，敲除Pmk1基因后，得到的突变体Pmk1的菌丝生长状况同野生型没有差异，另外，有性和无性产孢都未受到影响，但是无法形成正常的附着胞，使寄主感病（Xu&Hamer1996）。在稻瘟菌中，Mst5、Mst11（MAPKKK）、Mst7（MAPKK）、Pmk1（MAPK）和GASS/GAS2基因都是Pmk1-MAPK信号途径的重要组成部分（Jinetal2013）。同样在Pmk1相关的基因Mst7和Mst11的突变体也无法形成附着胞，并且丧失了致病力（Jinetal2013）。利用附着胞阶段的蛋白进行双分子荧光互补和免疫共沉淀分析，发现Mst7的N端有MAPK的接入点，因此证实了Mst50和Pmk1是由相互作用（Zhao&Xu2007）。另外，研究发现，MAPK级联途径在植物于病原菌识别、植物防卫反应中均具有重要的调控作用。图1.3稻瘟病中与其致病形态相关的主要信号途径（Lietal2012）Figure1.3Thekeysignalingpathwayinvolvedininfection-relatedmorphogenesisinM.oryzae（Lietal2012）
【参考文献】：
期刊论文
[1]苹果炭疽叶枯病病原学研究[J]. 王薇,符丹丹,张荣,孙广宇. 菌物学报. 2015(01)
[2]新基因功能验证技术及其在微藻基因克隆中的适用性分析[J]. 杨官品,林根妹. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2014(10)
[3]苹果炭疽叶枯病病原Glomerella cingulata及其侵染过程[J]. 任斌,高小宁,韩青梅,黄丽丽. 植物保护学报. 2014(05)
[4]炭疽菌叶枯病在我国苹果产区的发生分布及趋势分析[J]. 党建美,胡清玉,张瑜,王树桐,曹克强. 北方园艺. 2014(10)
[5]我国农业科技成果转化的制约因素及对策研究[J]. 沈月领,赵增峰,韩永峰. 河北农业大学学报(农林教育版). 2012(01)
[6]几种常用的基因敲除技术[J]. 李今煜,陈健铭,彭振坤. 武夷科学. 2007(00)
[7]植物病原真菌黑色素与致病性关系的研究进展[J]. 曹志艳,杨胜勇,董金皋. 微生物学通报. 2006(01)
[8]柿树炭疽菌侵染柿树叶柄的超微结构观察[J]. 张敬泽,胡东维,徐同. 植物病理学报. 2005(05)
[9]苹果果实炭疽病的研究进展(综述)[J]. 吴芳芳,檀根甲,陈仁虎. 安徽农业大学学报. 2002(01)
[10]柑桔炭疽病菌潜伏侵染的研究——Ⅲ.叶部病原菌的组织病理学[J]. 王卫芳,冷怀琼. 四川农业大学学报. 1991(02)
博士论文
[1]中国苹果炭疽病病原菌的遗传多样性[D]. 符丹丹.西北农林科技大学 2014
硕士论文
[1]Pmk1、Cpka和MagA基因在内生真菌稻镰状瓶霉（Harpophora oryzae）与水稻共生互作中的功能分析[D]. 李淑显.浙江大学 2015
[2]PEG介导的苹果果生刺盘孢Colletotrichum fructicola原生质体转化体系的研究[D]. 韩小路.西北农林科技大学 2015
[3]禾谷镰刀菌AMT1基因的功能研究[D]. 王光辉.西北农林科技大学 2010
本文编号：3230437
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苹果炭疽叶枯病在叶片以及果实上的症状（符丹丹2014）
6果生刺盘孢MAPK信号通路Pmk1基因的功能分析MAPKs在酵母细胞生理上有着非常重要的作用。在敲除Fus3和Kss1和Smk1后的突变体的有性繁殖以及孢子的形成会受阻。在酵母当中，MAPKs可以帮助维持彼此的信号的特异性以及稳定性。在高渗透的情况下，Hog1可以通过Ste11来防止Fus3和Kss1的失活（Sprague1998），菌丝的生长调控子Tec1可以受Fus3来降低菌丝的生长，同时Kss1的活性也可以靠Fus3来弱化（Qietal2005）。在菌丝交配和生长信号因子也可以通过激活Ste11来确保Hog1的信号通路的正常运行，同时在交配的过程当中促使Fus3的活性超过Kss1（Qi&Elion2005）。图1.1酿酒酵母MAPK组成示意图（Rispailetal2009）Fig1.1SaccharomycescerevisiaeMAPKcomponentdiagram（Rispailetal2009）1.4.3植物病原真菌的MAPK通路概况植物病原真菌的生长和发育及致病性均受到其细胞外信号转导途径的调控。研究表明，植物病原真菌的信号转导途径主要有3类，即Ca2+、cAMP以及MAPK信号转导途径，其中MAPK是近年来细胞信号转导研究的热点。植物病原真菌中至少存在3条保守的MAPK级联途径，它们分别是：Fus3/Kss1-MAPK途径、Slt2-MAPK途径以及Hog-MAPK途径。Fus3/Kss1-MAPK主要参与调控病原菌的附着胞发育、交配反应、侵入和致病性等过程，例如在玉米黑粉病菌（Ustilagomaydils）中该途径主要参与并调控了U.mayils的菌丝生长，致病毒力；Slt2-MAPK途径在小麦赤霉病菌（Fusariumgraminerarum）和小麦壳针枯叶病菌（Mycosphaerellagraminicola）中主要参与了细胞壁的发育及完整性的调控；Hog-MAPK途径在灰霉病菌（Botrytiscinerea）等致病中主要是调控病菌对高渗透胁迫的反应。在病原真菌中，MAPK的研究开展目前较为深入，已经鉴定出了三个关键基因，分别是
第一章文献综述7Pmk1、Mps1以及Osm1，参与了病原菌的发育、分化和致病的过程（Xuetal2000）。在稻瘟菌中，分别含有MAPK（Pmk1、Osm1以及Mps1），MAPKK（Mst7、Pbs2以及Mkk2）和MAPKKK（Mst11、Ssk2以及Mck1）（图1.3）（Lietal2012;Xu2000）。其中，Mps1不会涉及到附着胞的形成，只是参与了细胞壁的形成，附着胞的穿透以及侵染（Jeonetal2008;Zhaoetal2005）。Mps1调控阿拉伯糖和葡萄糖的外层细胞壁的积累，来抵抗侵染植物过程中的几丁质酶（Fujikawaetal2009）。Osm1调控了细胞的渗透压，但是和附着胞芽管的产生和寄主的侵染关系很小（Dixonetal1999)。研究表明，在稻瘟菌当中，敲除Pmk1基因后，得到的突变体Pmk1的菌丝生长状况同野生型没有差异，另外，有性和无性产孢都未受到影响，但是无法形成正常的附着胞，使寄主感病（Xu&Hamer1996）。在稻瘟菌中，Mst5、Mst11（MAPKKK）、Mst7（MAPKK）、Pmk1（MAPK）和GASS/GAS2基因都是Pmk1-MAPK信号途径的重要组成部分（Jinetal2013）。同样在Pmk1相关的基因Mst7和Mst11的突变体也无法形成附着胞，并且丧失了致病力（Jinetal2013）。利用附着胞阶段的蛋白进行双分子荧光互补和免疫共沉淀分析，发现Mst7的N端有MAPK的接入点，因此证实了Mst50和Pmk1是由相互作用（Zhao&Xu2007）。另外，研究发现，MAPK级联途径在植物于病原菌识别、植物防卫反应中均具有重要的调控作用。图1.3稻瘟病中与其致病形态相关的主要信号途径（Lietal2012）Figure1.3Thekeysignalingpathwayinvolvedininfection-relatedmorphogenesisinM.oryzae（Lietal2012）
【参考文献】：
期刊论文
[1]苹果炭疽叶枯病病原学研究[J]. 王薇,符丹丹,张荣,孙广宇. 菌物学报. 2015(01)
[2]新基因功能验证技术及其在微藻基因克隆中的适用性分析[J]. 杨官品,林根妹. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2014(10)
[3]苹果炭疽叶枯病病原Glomerella cingulata及其侵染过程[J]. 任斌,高小宁,韩青梅,黄丽丽. 植物保护学报. 2014(05)
[4]炭疽菌叶枯病在我国苹果产区的发生分布及趋势分析[J]. 党建美,胡清玉,张瑜,王树桐,曹克强. 北方园艺. 2014(10)
[5]我国农业科技成果转化的制约因素及对策研究[J]. 沈月领,赵增峰,韩永峰. 河北农业大学学报(农林教育版). 2012(01)
[6]几种常用的基因敲除技术[J]. 李今煜,陈健铭,彭振坤. 武夷科学. 2007(00)
[7]植物病原真菌黑色素与致病性关系的研究进展[J]. 曹志艳,杨胜勇,董金皋. 微生物学通报. 2006(01)
[8]柿树炭疽菌侵染柿树叶柄的超微结构观察[J]. 张敬泽,胡东维,徐同. 植物病理学报. 2005(05)
[9]苹果果实炭疽病的研究进展(综述)[J]. 吴芳芳,檀根甲,陈仁虎. 安徽农业大学学报. 2002(01)
[10]柑桔炭疽病菌潜伏侵染的研究——Ⅲ.叶部病原菌的组织病理学[J]. 王卫芳,冷怀琼. 四川农业大学学报. 1991(02)
博士论文
[1]中国苹果炭疽病病原菌的遗传多样性[D]. 符丹丹.西北农林科技大学 2014
硕士论文
[1]Pmk1、Cpka和MagA基因在内生真菌稻镰状瓶霉（Harpophora oryzae）与水稻共生互作中的功能分析[D]. 李淑显.浙江大学 2015
[2]PEG介导的苹果果生刺盘孢Colletotrichum fructicola原生质体转化体系的研究[D]. 韩小路.西北农林科技大学 2015
[3]禾谷镰刀菌AMT1基因的功能研究[D]. 王光辉.西北农林科技大学 2010
本文编号：3230437
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