辣椒疫霉RXLR效应分子HIGS和SIGS靶标的筛选
发布时间：2021-09-28 07:52
辣椒（Capsicum annuum）是一种重要的蔬菜和工业原料作物。在我国及世界各辣椒产地,由辣椒疫霉（Phytophthora capsici）侵染引起的辣椒疫病危害严重,对其产量和生产效益造成巨大威胁。疫霉菌属于卵菌,虽然在形态上与真菌相似,但在细胞壁组成、生理生化代谢、繁殖方式和遗传变异机制等方面二者具有很大的差别,导致目前大多数针对真菌的杀菌剂在防治卵菌时发挥不了理想效果。在侵染植物的过程中,P.capsici可以编码一类序列高度分化的RXLR效应分子,通过抑制植物免疫反应而使寄主罹病。长期以来,人们一直在寻找高效、特异的植物病原控制靶标。RNAi技术的发展,为开发和利用源于病原菌的抗病性提供了一个有效途径,其中寄主诱导的基因沉默（Host-induced gene silencing,HIGS）和喷施诱导的基因沉默（Spray-induced gene silencing,SIGS）作为新的植物病害防控技术,目前已被用于植物与真菌、线虫的互作与病害防治领域研究中,但在植物与卵菌互作系统中鲜有报道。本研究首先通过外源施加带荧光标记的si RNA,证实了P.capsici能从环...
【文章来源】：福建农林大学福建省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
P.capsici的生活史及侵染过程[25]
前言8图1-2.植物免疫系统模式图[84]Figure1-2.Schematicoftheplantimmunesystem[84]1.3.2卵菌效应分子P.capsici在攻击植物时会分泌大量效应分子，以破坏寄主的防御系统，促进病原菌的侵染和定殖，根据侵染时在寄主植物中靶标位点的不同，将卵菌效应分子分为胞外和胞内效应分子两大类[85]。有研究报道，效应分子在病原菌和寄主植物互作过程中具有很大影响[86-88]。卵菌将酶抑制剂、富含半胱氨酸的小蛋白等胞外效应分子分泌到植物细胞膜外空间，与胞外防卫反应相关的蛋白互作。病原菌不同，其细胞壁降解酶的种类和活性也具有很大的差异[89,90]，而这种差异体现了病原菌对寄主的专一性[91]。卵菌胞内效应分子主要分CRN和RXLR两大类[92-94]，这两类效应分子的N端都具有将蛋白质分泌到病原菌细胞外的信号肽（Signalpeptide）序列[95]。有研究显示，当胞内效应分子侵入体内，寄主的抗病基因（NB-LRR）会启动识别，并产生一系列过敏反应和细胞死亡[96]。1.3.3RXLR效应分子研究进展RXLR效应分子其N端含有约20个氨基酸残基信号肽，在40-90个氨基酸的位置紧连着一个RXLR（Arg-X-Leu-Arg）保守基序，负责将效应分子转运到
辣椒疫霉RXLR效应分子HIGS靶标的筛选11靶标其，可以提高马铃薯植株的抗疫病能力[126]。Sanju[127]等利用HIGS技术将P.infestans的效应分子基因PiAvr3a沉默，发现马铃薯植株在疫霉菌侵染时表现出一定程度的抗性。图1-3.RNAi的一般机制(a)与VIGS，HIGS沉默机制(b)[128]Figure1-3.GeneralmechanismofRNAinterference(A)andthemechanismsofVIGS,HIGS(B)[128]近年来，在HIGS技术的基础上，又发展出了喷施诱导的基因沉默（Spray-inducedgenesilencing，SIGS）技术用于植物病害的防治。SIGS是指在植物表面喷洒靶向病原菌关键与致病基因的dsRNAs/siRNAs分子，可被病原菌摄入，进而沉默相应基因的表达，达到控制植物病害的目的[129,130]（见图1-4）。Koch等利用HIGS技术在拟南芥和大麦中表达了一个针对禾谷镰刀菌（Fusariumgraminearum）麦角固醇合成相关的甾醇-14α-去甲基化酶CYP51-A、CYP51-B和CYP51-C基因串联片段的RNAi构建体，提高了植物的抗性[120]；之后，他们在大麦叶片上利用SIGS技术施加相应的dsRNA分子，有效限制了F.graminearum的侵染[129]。Wang等的研究表明：灰霉菌（Botrytiscinerea）在侵染寄主植物时可以将一种小分子RNA（Bc-sRNAs）分泌进入植物细胞中，以抑制寄主的免疫反应进而实现自身的侵染与定殖。在拟南芥和番茄中表达靶向灰霉菌Bc-DCL1和Bc-DCL2的dsRNA/siRNA分子，可以提高植物对B.cinerea的抗病性。另一方面，该研究还证明了灰霉菌可以摄取外源施加的靶向Bc-DCL1和Bc-DCL2的dsRNA/siRNA分子，可以有效干扰靶标基因的表达，从而降低B.cinerea的致病性，达到病害防治的效果[130]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]辣椒疫病及其防治技术[J]. 李戌清,张敬泽. 杭州农业与科技. 2019(05)
[2]2018年辣椒科学研究进展[J]. 郑井元,李雪峰,刘峰,周书栋,罗丰,马艳青. 辣椒杂志. 2019(01)
[3]卵菌胞内效应子研究进展[J]. 张美祥. 南京农业大学学报. 2018(01)
[4]寄主诱导的基因沉默提高植物真菌病害抗性研究进展[J]. 程伟,李和平,何水林,廖玉才. 作物学报. 2017(08)
[5]siRNA诱导基因沉默复合物（RISC）的研究[J]. 崔世权,侯敢,黄迪南. 基因组学与应用生物学. 2017(07)
[6]丛枝菌根真菌对辣椒疫霉病害防治的初步研究[J]. 张淑彬,刘建斌,王幼珊. 北方园艺. 2015(05)
[7]辽宁省辣椒疫霉菌生理小种鉴定[J]. 张里,刘长远,赵奎华,王辉,关天舒,梁春浩,贾姝,谢小平. 沈阳农业大学学报. 2014(01)
[8]江西省辣椒疫霉生理小种构成及其对烯酰吗啉的敏感性分析[J]. 马辉刚,何烈干,张海良,李湘民,蒋军喜. 植物保护学报. 2013(04)
[9]寄主诱导的基因沉默（HIGS）技术研究进展[J]. 张河山,胡亚亚,张娜,魏学军,杨文香,刘大群. 农业生物技术学报. 2013(05)
[10]福建省辣椒疫霉菌群体结构表型特征分析[J]. 兰成忠,刘裴清,李本金,陈庆河,翁启勇. 植物保护学报. 2012(06)
博士论文
[1]辣椒抗疫病基因的定位及相关基因的克隆与功能分析[D]. 王平勇.中国农业大学 2016
[2]辣椒及其嫁接苗对疫霉菌的防御响应与CaRGA2基因功能分析[D]. 张莹丽.西北农林科技大学 2013
[3]辣椒对低温胁迫的响应与其低温抗性相关基因的克隆和功能分析[D]. 郭卫丽.西北农林科技大学 2013
[4]辣椒疫霉菌诱导的辣椒CaRGA1和CaPOD基因的表达分析与功能鉴定[D]. 王军娥.西北农林科技大学 2013
硕士论文
[1]防治辣椒疫病的木霉拮抗化合物筛选及其生防制剂制备[D]. 张量.浙江大学 2015
[2]辣椒疫病抗性相关基因的克隆与分析[D]. 王永成.西北农林科技大学 2008
[3]贵州省辣椒疫病研究[D]. 杨学辉.西南农业大学 2004
本文编号：3411523
【文章来源】：福建农林大学福建省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
P.capsici的生活史及侵染过程[25]
前言8图1-2.植物免疫系统模式图[84]Figure1-2.Schematicoftheplantimmunesystem[84]1.3.2卵菌效应分子P.capsici在攻击植物时会分泌大量效应分子，以破坏寄主的防御系统，促进病原菌的侵染和定殖，根据侵染时在寄主植物中靶标位点的不同，将卵菌效应分子分为胞外和胞内效应分子两大类[85]。有研究报道，效应分子在病原菌和寄主植物互作过程中具有很大影响[86-88]。卵菌将酶抑制剂、富含半胱氨酸的小蛋白等胞外效应分子分泌到植物细胞膜外空间，与胞外防卫反应相关的蛋白互作。病原菌不同，其细胞壁降解酶的种类和活性也具有很大的差异[89,90]，而这种差异体现了病原菌对寄主的专一性[91]。卵菌胞内效应分子主要分CRN和RXLR两大类[92-94]，这两类效应分子的N端都具有将蛋白质分泌到病原菌细胞外的信号肽（Signalpeptide）序列[95]。有研究显示，当胞内效应分子侵入体内，寄主的抗病基因（NB-LRR）会启动识别，并产生一系列过敏反应和细胞死亡[96]。1.3.3RXLR效应分子研究进展RXLR效应分子其N端含有约20个氨基酸残基信号肽，在40-90个氨基酸的位置紧连着一个RXLR（Arg-X-Leu-Arg）保守基序，负责将效应分子转运到
辣椒疫霉RXLR效应分子HIGS靶标的筛选11靶标其，可以提高马铃薯植株的抗疫病能力[126]。Sanju[127]等利用HIGS技术将P.infestans的效应分子基因PiAvr3a沉默，发现马铃薯植株在疫霉菌侵染时表现出一定程度的抗性。图1-3.RNAi的一般机制(a)与VIGS，HIGS沉默机制(b)[128]Figure1-3.GeneralmechanismofRNAinterference(A)andthemechanismsofVIGS,HIGS(B)[128]近年来，在HIGS技术的基础上，又发展出了喷施诱导的基因沉默（Spray-inducedgenesilencing，SIGS）技术用于植物病害的防治。SIGS是指在植物表面喷洒靶向病原菌关键与致病基因的dsRNAs/siRNAs分子，可被病原菌摄入，进而沉默相应基因的表达，达到控制植物病害的目的[129,130]（见图1-4）。Koch等利用HIGS技术在拟南芥和大麦中表达了一个针对禾谷镰刀菌（Fusariumgraminearum）麦角固醇合成相关的甾醇-14α-去甲基化酶CYP51-A、CYP51-B和CYP51-C基因串联片段的RNAi构建体，提高了植物的抗性[120]；之后，他们在大麦叶片上利用SIGS技术施加相应的dsRNA分子，有效限制了F.graminearum的侵染[129]。Wang等的研究表明：灰霉菌（Botrytiscinerea）在侵染寄主植物时可以将一种小分子RNA（Bc-sRNAs）分泌进入植物细胞中，以抑制寄主的免疫反应进而实现自身的侵染与定殖。在拟南芥和番茄中表达靶向灰霉菌Bc-DCL1和Bc-DCL2的dsRNA/siRNA分子，可以提高植物对B.cinerea的抗病性。另一方面，该研究还证明了灰霉菌可以摄取外源施加的靶向Bc-DCL1和Bc-DCL2的dsRNA/siRNA分子，可以有效干扰靶标基因的表达，从而降低B.cinerea的致病性，达到病害防治的效果[130]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]辣椒疫病及其防治技术[J]. 李戌清,张敬泽. 杭州农业与科技. 2019(05)
[2]2018年辣椒科学研究进展[J]. 郑井元,李雪峰,刘峰,周书栋,罗丰,马艳青. 辣椒杂志. 2019(01)
[3]卵菌胞内效应子研究进展[J]. 张美祥. 南京农业大学学报. 2018(01)
[4]寄主诱导的基因沉默提高植物真菌病害抗性研究进展[J]. 程伟,李和平,何水林,廖玉才. 作物学报. 2017(08)
[5]siRNA诱导基因沉默复合物（RISC）的研究[J]. 崔世权,侯敢,黄迪南. 基因组学与应用生物学. 2017(07)
[6]丛枝菌根真菌对辣椒疫霉病害防治的初步研究[J]. 张淑彬,刘建斌,王幼珊. 北方园艺. 2015(05)
[7]辽宁省辣椒疫霉菌生理小种鉴定[J]. 张里,刘长远,赵奎华,王辉,关天舒,梁春浩,贾姝,谢小平. 沈阳农业大学学报. 2014(01)
[8]江西省辣椒疫霉生理小种构成及其对烯酰吗啉的敏感性分析[J]. 马辉刚,何烈干,张海良,李湘民,蒋军喜. 植物保护学报. 2013(04)
[9]寄主诱导的基因沉默（HIGS）技术研究进展[J]. 张河山,胡亚亚,张娜,魏学军,杨文香,刘大群. 农业生物技术学报. 2013(05)
[10]福建省辣椒疫霉菌群体结构表型特征分析[J]. 兰成忠,刘裴清,李本金,陈庆河,翁启勇. 植物保护学报. 2012(06)
博士论文
[1]辣椒抗疫病基因的定位及相关基因的克隆与功能分析[D]. 王平勇.中国农业大学 2016
[2]辣椒及其嫁接苗对疫霉菌的防御响应与CaRGA2基因功能分析[D]. 张莹丽.西北农林科技大学 2013
[3]辣椒对低温胁迫的响应与其低温抗性相关基因的克隆和功能分析[D]. 郭卫丽.西北农林科技大学 2013
[4]辣椒疫霉菌诱导的辣椒CaRGA1和CaPOD基因的表达分析与功能鉴定[D]. 王军娥.西北农林科技大学 2013
硕士论文
[1]防治辣椒疫病的木霉拮抗化合物筛选及其生防制剂制备[D]. 张量.浙江大学 2015
[2]辣椒疫病抗性相关基因的克隆与分析[D]. 王永成.西北农林科技大学 2008
[3]贵州省辣椒疫病研究[D]. 杨学辉.西南农业大学 2004
本文编号：3411523
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/dzwbhlw/3411523.html
最近更新
教材专著
