Cu-only超氧化物歧化酶PsSOD2在小麦条锈菌侵染过程中的作用机理研究
发布时间：2021-07-10 18:07
植物抵御病原菌侵染过程中会产生大量活性氧（Reactive Oxygen Species,ROS）。ROS迸发不仅能诱发植物的抗病反应,也会对病原菌直接引起损伤。而病原菌为了成功侵染,必将进化出相应的耐受机制,清除宿主产生的活性氧成为病原菌与宿主建立寄生关系的前提和基础。然而,截至目前病原菌清除外源活性氧的分子机制尚不清楚。大量研究表明,超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase,SOD）作为生物体内抵抗和清除活性氧的第一道防线,在病菌清除外源活性氧过程中起到至关重要的作用。因此,本研究针对一个来自条锈菌的SOD基因PsSOD2进行功能鉴定,并解析其在小麦与条锈菌互作过程中的作用机理,为进一步阐明病原菌清除外源活性氧的分子机制奠定基础。主要结果如下:从已构建的小麦-条锈菌互作的cDNA文库中克隆获得一条全长576bp的PsSOD2基因,该基因编码的蛋白序列由191个氨基酸组成,分子量为19.8kDa,等电点为9.23;生物信息学分析发现,PsSOD2含有外分泌以及GPI两种信号肽;结构域分析表明PsSOD2编码一个Cu-only SOD;通过序列比对发现PsSOD2在不同...
【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】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物与病原菌互作过程中活性氧形成示意图（Daymietal2016）
第一章文献综述5图1-2典型GPI锚定蛋白核心结构(Natheretal2008)Figure1-2DomainstructureofatypicalGPI-anchoredprotein(Natheretal2008)GPI锚定蛋白前体中有一些普遍的特征：首先GPI锚定序列是以酰胺键的方式与GPI锚定蛋白的氨基酸残基连接，该残基序列被命名为ω位点，已知的ω位点氨基酸有G、A、S、N、D、C;其次在ω+2位点处氨基酸一般为：G、A、S；然后C端有足够长的疏水性序列来跨越内质网膜。这些信息确保GPI可以连接到GPI锚定蛋白上（Ikezawaetal.2002）。图1-3与细胞膜相结合的GPI锚定蛋白(GPI-PMPs;A)和与细胞壁相结合的GPI锚定蛋白(GPI-CWPs;B)(Richardetal2007;Natheretal2008)。Fig1-3PlasmamembraneGPI-anchoredproteins(GPI-PMPs;A)andcellwallGPI-anchoredprotein(GPI-CWPs;B)(Richardetal2007;Natheretal2008)。1.3.2GPI锚定蛋白的功能GPI锚定蛋白的功能广泛，在动植物以及真菌体内都起到了至关重要的作用。Hitomi等（2011）发现GPI锚定蛋白在免疫系统中能够作为激活抗原，在精子的发生、发育等方面起到重要作用。GPI锚定蛋白在真菌中同样有着重要的作用。Albrecht等（2006）发现白假丝酵母菌中GPI锚定蛋白SAP9和SAP10的缺失会影响白假丝酵母菌与宿主上皮细胞粘附能力，并影响白假丝酵母菌细胞壁的完整性，使得白假丝酵母菌的致病力下降。Gleason等（2014）在白色念珠菌中发现GPI锚定蛋白SOD5能够帮助白色念珠菌抵抗宿主产生的活性，从而增强白色念珠菌的致病性。SignalpeptideFunctionaldomainωGPI-anchorattachmentsite
第一章文献综述7标志着条锈菌在寄主小麦上完成了一个侵染循环。图1-4条锈菌夏孢子在小麦上的侵染过程。分为三个阶段：侵入阶段（棕色标记）、寄生/活体营养阶段（红色标记）和产孢阶段（黄色标记）（Ganetal.2012）。Fig.1-4InfectionprocessofPucciniastriiformif.sp.triticionwheat.Threemajorstages:―Penetration‖(brown),―Parasitic/biotrophic‖(red)and―Sporulation‖(yellow)（Ganetal.2012）1.4.3小麦与条锈菌的互作研究随着人们对小麦条锈病危害认识的加深以及研究方法的不断改进，研究人员从不同水平不用领域对小麦-条锈菌互作过程中的各个机制及调控方式进行了研究，并在很多方面取得了突破性进展。植物与病原物互作以病原物接触寄主开始，以植物产生抗病或感病反应结束，它们之间的关系分成亲和反应和非亲和反应两种（郭泽建和李德葆2000）。在亲和互作过程中，植物对病原信号的识别及转导不能发生，条锈菌侵染叶片后，在寄主体内形成吸器，通过吸器不断吸取营养来保证自身的生长繁殖，从而建立寄生关系（周建明等1999）。在非亲和互作过程中，植物可以识别病原信号，产生细胞坏死、乳突以及吸器鞘等一系列防卫反应，致使条锈菌生长受到一定程度的影响，如菌丝分支减少、菌落形成延迟、菌丝生长受到抑制、吸器及吸器母细胞数目减少等（Kangetal.2003）。随着生物化学及分子生物学研究技术的发展，Wang等通过观察条锈菌侵染小麦过程中活性氧在寄主细胞内的积累变化，揭示了活性氧与寄主抗病反应以及细胞坏死相关（Wangetal.2007）。非亲和体系中，活性氧出现的高峰期在接种后的12~24h。在亲和体系中，活性氧迸发相对较晚，而且活性氧产生的量和产生的程度与非亲和反应相比要低很多。活性氧可引起植物体内一系列的抗病反应，如?
【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦与条锈菌非亲和互作的cDNA文库构建及表达序列标签分析[J]. 王艳飞,屈志鹏,张永红,马金彪,郭军,韩青梅,黄丽丽,康振生. 中国农业科学. 2008(10)
[2]甜杨6-磷酸葡萄糖脱氢酶在抗冻性低温诱导中的作用（英文）[J]. 林善枝,张志毅,刘文凤,林元震,张谦,朱保庆. 植物生理与分子生物学学报. 2005(01)
[3]GPI锚固蛋白与T细胞活化信号转导[J]. 郭林,白云. 免疫学杂志. 2000(S1)
[4]活性氧与植物抗病性[J]. 郭泽建,李德葆. 植物学报. 2000(09)
[5]小麦条锈病的发生状况和研究现状[J]. 万安民. 世界农业. 2000(05)
[6]控制小麦条锈病的现状与设想[J]. 许喜堂,赵惠青,康恩宽. 北京农学院学报. 1999(02)
[7]高等植物防卫反应的信号传导[J]. 周建明,朱群,白永延. 植物学通报. 1999(03)
[8]小麦对条锈菌高温抗性的研究现状与应用前景[J]. 张建刚. 麦类作物学报. 1993(03)
[9]小麦条锈病远程传播的定量分析[J]. 曾士迈. 植物病理学报. 1988(04)
本文编号：3276409
【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】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植物与病原菌互作过程中活性氧形成示意图（Daymietal2016）
第一章文献综述5图1-2典型GPI锚定蛋白核心结构(Natheretal2008)Figure1-2DomainstructureofatypicalGPI-anchoredprotein(Natheretal2008)GPI锚定蛋白前体中有一些普遍的特征：首先GPI锚定序列是以酰胺键的方式与GPI锚定蛋白的氨基酸残基连接，该残基序列被命名为ω位点，已知的ω位点氨基酸有G、A、S、N、D、C;其次在ω+2位点处氨基酸一般为：G、A、S；然后C端有足够长的疏水性序列来跨越内质网膜。这些信息确保GPI可以连接到GPI锚定蛋白上（Ikezawaetal.2002）。图1-3与细胞膜相结合的GPI锚定蛋白(GPI-PMPs;A)和与细胞壁相结合的GPI锚定蛋白(GPI-CWPs;B)(Richardetal2007;Natheretal2008)。Fig1-3PlasmamembraneGPI-anchoredproteins(GPI-PMPs;A)andcellwallGPI-anchoredprotein(GPI-CWPs;B)(Richardetal2007;Natheretal2008)。1.3.2GPI锚定蛋白的功能GPI锚定蛋白的功能广泛，在动植物以及真菌体内都起到了至关重要的作用。Hitomi等（2011）发现GPI锚定蛋白在免疫系统中能够作为激活抗原，在精子的发生、发育等方面起到重要作用。GPI锚定蛋白在真菌中同样有着重要的作用。Albrecht等（2006）发现白假丝酵母菌中GPI锚定蛋白SAP9和SAP10的缺失会影响白假丝酵母菌与宿主上皮细胞粘附能力，并影响白假丝酵母菌细胞壁的完整性，使得白假丝酵母菌的致病力下降。Gleason等（2014）在白色念珠菌中发现GPI锚定蛋白SOD5能够帮助白色念珠菌抵抗宿主产生的活性，从而增强白色念珠菌的致病性。SignalpeptideFunctionaldomainωGPI-anchorattachmentsite
第一章文献综述7标志着条锈菌在寄主小麦上完成了一个侵染循环。图1-4条锈菌夏孢子在小麦上的侵染过程。分为三个阶段：侵入阶段（棕色标记）、寄生/活体营养阶段（红色标记）和产孢阶段（黄色标记）（Ganetal.2012）。Fig.1-4InfectionprocessofPucciniastriiformif.sp.triticionwheat.Threemajorstages:―Penetration‖(brown),―Parasitic/biotrophic‖(red)and―Sporulation‖(yellow)（Ganetal.2012）1.4.3小麦与条锈菌的互作研究随着人们对小麦条锈病危害认识的加深以及研究方法的不断改进，研究人员从不同水平不用领域对小麦-条锈菌互作过程中的各个机制及调控方式进行了研究，并在很多方面取得了突破性进展。植物与病原物互作以病原物接触寄主开始，以植物产生抗病或感病反应结束，它们之间的关系分成亲和反应和非亲和反应两种（郭泽建和李德葆2000）。在亲和互作过程中，植物对病原信号的识别及转导不能发生，条锈菌侵染叶片后，在寄主体内形成吸器，通过吸器不断吸取营养来保证自身的生长繁殖，从而建立寄生关系（周建明等1999）。在非亲和互作过程中，植物可以识别病原信号，产生细胞坏死、乳突以及吸器鞘等一系列防卫反应，致使条锈菌生长受到一定程度的影响，如菌丝分支减少、菌落形成延迟、菌丝生长受到抑制、吸器及吸器母细胞数目减少等（Kangetal.2003）。随着生物化学及分子生物学研究技术的发展，Wang等通过观察条锈菌侵染小麦过程中活性氧在寄主细胞内的积累变化，揭示了活性氧与寄主抗病反应以及细胞坏死相关（Wangetal.2007）。非亲和体系中，活性氧出现的高峰期在接种后的12~24h。在亲和体系中，活性氧迸发相对较晚，而且活性氧产生的量和产生的程度与非亲和反应相比要低很多。活性氧可引起植物体内一系列的抗病反应，如?
【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦与条锈菌非亲和互作的cDNA文库构建及表达序列标签分析[J]. 王艳飞,屈志鹏,张永红,马金彪,郭军,韩青梅,黄丽丽,康振生. 中国农业科学. 2008(10)
[2]甜杨6-磷酸葡萄糖脱氢酶在抗冻性低温诱导中的作用（英文）[J]. 林善枝,张志毅,刘文凤,林元震,张谦,朱保庆. 植物生理与分子生物学学报. 2005(01)
[3]GPI锚固蛋白与T细胞活化信号转导[J]. 郭林,白云. 免疫学杂志. 2000(S1)
[4]活性氧与植物抗病性[J]. 郭泽建,李德葆. 植物学报. 2000(09)
[5]小麦条锈病的发生状况和研究现状[J]. 万安民. 世界农业. 2000(05)
[6]控制小麦条锈病的现状与设想[J]. 许喜堂,赵惠青,康恩宽. 北京农学院学报. 1999(02)
[7]高等植物防卫反应的信号传导[J]. 周建明,朱群,白永延. 植物学通报. 1999(03)
[8]小麦对条锈菌高温抗性的研究现状与应用前景[J]. 张建刚. 麦类作物学报. 1993(03)
[9]小麦条锈病远程传播的定量分析[J]. 曾士迈. 植物病理学报. 1988(04)
本文编号：3276409
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/dzwbhlw/3276409.html
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