clvelB和clt-1基因调控玉米弯孢叶斑病菌毒素合成的分子基础研究
发布时间：2021-10-24 20:54
由新月弯孢菌（Curvularia lunata）引起的玉米弯孢叶斑病（Curvularia leaf spot）是一种常见的玉米叶部病害。该病害曾在我国流行发生,带来了极大的经济损失。弯孢菌可以产生一种非寄主选择性毒素甲基-5-（羟甲基）呋喃-2-羧酸（M5HF2C）。该毒素是弯孢菌产生的一种主要的致病因子,威胁着粮食生产,但目前对于该毒素的合成机制及调控模式的研究尚不充分。本研究从弯孢菌中成功克隆到了velvet家族clvelB基因,证明该基因可以调控弯孢菌分生孢子形成、M5HF2C毒素产生及致病性,并且影响了毒素合成相关基因clt-1的表达。为深入研究clt-1基因调控弯孢菌毒素合成机制,构建了弯孢菌cDNA文库,并筛选到与Clt-1互作的蛋白ClXyn24、ClAxe43,采用BiFC和GST Pull-down的方法分别在体内和体外证明了Clt-1可以与ClXyn24、ClAxe43发生直接的互作。采用Y2H方法证明了BTB结构域为Clt-1与ClXyn24、ClAxe43发生互作的重要区域,该区域的3个半胱氨酸对其与ClXyn24、ClAxe43的互作有重要贡献。ΔClXy...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要缩略语中英文对照
第一章 文献综述
1.1 玉米弯孢叶斑病发生与研究现状
1.1.1 发生与危害
1.1.2 病原学研究
1.1.3 发生规律与防治
1.2 植物病原真菌致病因子
1.2.1 角质酶
1.2.2 细胞壁降解酶
1.2.3 黑色素
1.2.4 毒素
1.3 植物病原真菌信号转导
1.3.1 G蛋白偶联受体
1.3.2 异源三聚体G蛋白(αβγ)
1.3.3 真菌发育和次生代谢信号转导途径
1.4 病原真菌Velvet复合体研究
1.4.1 发育和次生代谢调控Velvet家族
1.4.2 LaeA与Velvet蛋白互作
1.5 BTB蛋白研究进展
1.5.1 结构与进化
1.5.2 功能研究
1.6 植物病原真菌木聚糖代谢与毒素合成
1.6.1 木聚糖代谢
1.6.2 基于PKS途径相关毒素合成机理
1.7 科学问题的提出
1.7.1 挖掘弯孢菌毒素合成调控因子
1.7.2 明确Clt-1调控弯孢菌毒素合成分子机制
1.8 研究意义和主要内容
第二章 ClvelB基因调控玉米弯孢叶斑病菌毒素产生与致病性分析
2.1 材料
2.1.1 菌株、载体和植物材料
2.1.2 引物设计与合成
2.1.3 培养基
2.1.4 主要试剂
2.1.5 主要仪器
2.2 方法
2.2.1 clvelB基因克隆
2.2.2 clvelB基因拷贝数分析
2.2.3 clvelB基因生物信息学分析
2.2.4 clvelB基因敲除
2.2.5 clvelB基因互补子构建
2.2.6 clvelB基因对菌落形态、生长速度、分生孢子形成的影响
2.2.7 clvelB基因对弯孢菌毒素产生影响
2.2.8 clvelB基因对弯孢菌细胞壁降解酶活性影响
2.2.9 clvelB基因对弯孢菌致病性影响
2.3 结果与分析
2.3.1 clvelB基因扩增
2.3.2 clvelB基因拷贝数分析
2.3.3 clvelB基因生物信息学分析
2.3.4 clvelB基因敲除
2.3.5 clvelB基因互补子构建和验证
2.3.6 clvelB基因对弯孢菌生物学性状影响
2.3.7 clvelB基因对弯孢菌毒素产生影响
2.3.8 clvelB基因对弯孢菌细胞壁降解酶活性影响
2.3.9 clvelB基因对弯孢菌致病性影响
2.4 小结与讨论
第三章 玉米弯孢叶斑病菌Clt-1互作蛋白筛选其互作机理
3.1 材料
3.1.1 菌株、载体和植物材料
3.1.2 引物设计与合成
3.1.3 培养基
3.1.4 主要试剂
3.1.5 主要仪器
3.2 方法
3.2.1 Clt-1蛋白亚细胞定位
3.2.2 弯孢菌双杂交cDNA文库构建
3.2.3 诱饵载体构建
3.2.4 重组质粒自激活检测
3.2.5 文库中筛选与Clt-1互作的蛋白
3.2.6 Y2H验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.2.7 BiFC验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.2.8 GST Pull-down验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.2.9 clxyn24和claxe43基因敲除
3.2.10 clxyn24和claxe43基因对弯孢菌生物学性状影响
3.2.11 clxyn24和claxe43基因对弯孢菌致病相关性状影响
3.3 结果与分析
3.3.1 Clt-1蛋白亚细胞定位
3.3.2 弯孢菌cDNA文库构建及质量鉴定
3.3.3 pGBKT-Clt1诱饵载体构建与自激活检测
3.3.4 文库中筛选与Clt-1互作蛋白质
3.3.5 筛选蛋白全长基因克隆
3.3.6 clxyn24和claxe43基因生物信息学分析
3.3.7 Y2H验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.3.8 BiFC验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.3.9 GST Pull-down验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.3.10 Clt-1与ClXyn24、ClAxe43蛋白互作区确定
3.3.11 clxyn24和claxe43对弯孢菌生物学性状影响
3.3.12 clxyn24和claxe43对弯孢菌致病相关性状的影响
3.4 小结与讨论
第四章 Clt-1调控玉米弯孢叶斑病菌转录组及代谢组分析
4.1 材料
4.1.1 菌株、载体和植物材料
4.1.2 引物的设计与合成
4.1.3 培养基
4.1.4 主要试剂
4.1.5 主要仪器
4.2 方法
4.2.1 RNA-Seq
4.2.2 pks18基因功能分析
4.2.3 代谢组分析
4.3 结果与分析
4.3.1 RNA-seq分析T806转录组表达变化
4.3.2 pks18基因功能分析
4.3.3 代谢组分析
4.4 小结与讨论
第五章 论文的主要结论、创新点和工作展望
5.1 主要结论
5.1.1 clvelB基因调控弯孢菌M5HF2C毒素合成与致病性
5.1.2 Clt-1通过调控木聚糖代谢影响弯孢菌毒素的合成与致病性
5.1.3 PKS基因簇参与弯孢菌毒素生物合成
5.2 论文创新点
5.3 工作展望
参考文献
附录
一、攻读博士学位期间发表论文(第一作者)
二、学术会议论文(第一作者)
三、教材编写
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙酰木聚糖酯酶协同木聚糖酶降解木聚糖的研究[J]. 朱天地,何瑶,杨标,刘加驰,邬敏辰. 食品与生物技术学报. 2016(04)
[2]黄曲霉毒素的生物合成、代谢和毒性研究进展[J]. 罗自生,秦雨,徐艳群,徐庭巧,魏云潇,何良兴. 食品科学. 2015(03)
[3]玉米弯孢叶斑病菌Clm1基因的克隆及其功能验证[J]. 王嘉渊,陈捷. 植物病理学报. 2011(05)
[4]不同抗性种质资源对玉米弯孢霉叶斑病菌产生的细胞壁降解酶活性的影响[J]. 姜雪,翟羽红,鄢洪海,刘志诚,陈捷. 植物病理学报. 2010(03)
[5]工业酿酒酵母木糖代谢途径的建立及酒精发酵初步研究[J]. 郭亭,梁达奉,鲍晓明. 甘蔗糖业. 2007(03)
[6]玉米弯孢菌毒素对寄主细胞膜脂过氧化作用的研究[J]. 唐树戈,王芬,高增贵,庄敬华,陈捷. 玉米科学. 2007(03)
[7]玉米弯孢菌叶斑病发生和防治若干问题研究[J]. 王春,陈立梅,郭晓勤,吕宙明,高洁. 玉米科学. 2006(02)
[8]酿酒酵母工业菌株中XI木糖代谢途径的建立[J]. 沈煜,王颖,史文龙,刘向勇,鲍晓明,曲音波. 中国生物工程杂志. 2005(09)
[9]玉米弯孢菌叶斑病的研究进展[J]. 刘运华,左淑珍,许崇香,王红霞. 作物杂志. 2004(05)
[10]玉米弯孢叶斑病的研究进展[J]. 李富华,叶华智,王玉涛,熊绵平. 玉米科学. 2004(02)
博士论文
[1]玉米弯孢叶斑病菌全基因组序列分析与致病性分化相关基因的研究[D]. 高士刚.上海交通大学 2014
[2]玉米弯孢叶斑病菌生理分化及分子生物学研究[D]. 鄢洪海.沈阳农业大学 2001
硕士论文
[1]玉米弯孢叶斑病菌MAPK基因功能及与毒素和黑色素合成相关关系分析[D]. 倪璇.上海交通大学 2017
[2]粗糙脉孢菌木糖代谢途径中关键基因的功能研究[D]. 万里.天津大学 2013
本文编号：3455962
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：167 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要缩略语中英文对照
第一章 文献综述
1.1 玉米弯孢叶斑病发生与研究现状
1.1.1 发生与危害
1.1.2 病原学研究
1.1.3 发生规律与防治
1.2 植物病原真菌致病因子
1.2.1 角质酶
1.2.2 细胞壁降解酶
1.2.3 黑色素
1.2.4 毒素
1.3 植物病原真菌信号转导
1.3.1 G蛋白偶联受体
1.3.2 异源三聚体G蛋白(αβγ)
1.3.3 真菌发育和次生代谢信号转导途径
1.4 病原真菌Velvet复合体研究
1.4.1 发育和次生代谢调控Velvet家族
1.4.2 LaeA与Velvet蛋白互作
1.5 BTB蛋白研究进展
1.5.1 结构与进化
1.5.2 功能研究
1.6 植物病原真菌木聚糖代谢与毒素合成
1.6.1 木聚糖代谢
1.6.2 基于PKS途径相关毒素合成机理
1.7 科学问题的提出
1.7.1 挖掘弯孢菌毒素合成调控因子
1.7.2 明确Clt-1调控弯孢菌毒素合成分子机制
1.8 研究意义和主要内容
第二章 ClvelB基因调控玉米弯孢叶斑病菌毒素产生与致病性分析
2.1 材料
2.1.1 菌株、载体和植物材料
2.1.2 引物设计与合成
2.1.3 培养基
2.1.4 主要试剂
2.1.5 主要仪器
2.2 方法
2.2.1 clvelB基因克隆
2.2.2 clvelB基因拷贝数分析
2.2.3 clvelB基因生物信息学分析
2.2.4 clvelB基因敲除
2.2.5 clvelB基因互补子构建
2.2.6 clvelB基因对菌落形态、生长速度、分生孢子形成的影响
2.2.7 clvelB基因对弯孢菌毒素产生影响
2.2.8 clvelB基因对弯孢菌细胞壁降解酶活性影响
2.2.9 clvelB基因对弯孢菌致病性影响
2.3 结果与分析
2.3.1 clvelB基因扩增
2.3.2 clvelB基因拷贝数分析
2.3.3 clvelB基因生物信息学分析
2.3.4 clvelB基因敲除
2.3.5 clvelB基因互补子构建和验证
2.3.6 clvelB基因对弯孢菌生物学性状影响
2.3.7 clvelB基因对弯孢菌毒素产生影响
2.3.8 clvelB基因对弯孢菌细胞壁降解酶活性影响
2.3.9 clvelB基因对弯孢菌致病性影响
2.4 小结与讨论
第三章 玉米弯孢叶斑病菌Clt-1互作蛋白筛选其互作机理
3.1 材料
3.1.1 菌株、载体和植物材料
3.1.2 引物设计与合成
3.1.3 培养基
3.1.4 主要试剂
3.1.5 主要仪器
3.2 方法
3.2.1 Clt-1蛋白亚细胞定位
3.2.2 弯孢菌双杂交cDNA文库构建
3.2.3 诱饵载体构建
3.2.4 重组质粒自激活检测
3.2.5 文库中筛选与Clt-1互作的蛋白
3.2.6 Y2H验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.2.7 BiFC验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.2.8 GST Pull-down验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.2.9 clxyn24和claxe43基因敲除
3.2.10 clxyn24和claxe43基因对弯孢菌生物学性状影响
3.2.11 clxyn24和claxe43基因对弯孢菌致病相关性状影响
3.3 结果与分析
3.3.1 Clt-1蛋白亚细胞定位
3.3.2 弯孢菌cDNA文库构建及质量鉴定
3.3.3 pGBKT-Clt1诱饵载体构建与自激活检测
3.3.4 文库中筛选与Clt-1互作蛋白质
3.3.5 筛选蛋白全长基因克隆
3.3.6 clxyn24和claxe43基因生物信息学分析
3.3.7 Y2H验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.3.8 BiFC验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.3.9 GST Pull-down验证Clt-1和筛选蛋白互作
3.3.10 Clt-1与ClXyn24、ClAxe43蛋白互作区确定
3.3.11 clxyn24和claxe43对弯孢菌生物学性状影响
3.3.12 clxyn24和claxe43对弯孢菌致病相关性状的影响
3.4 小结与讨论
第四章 Clt-1调控玉米弯孢叶斑病菌转录组及代谢组分析
4.1 材料
4.1.1 菌株、载体和植物材料
4.1.2 引物的设计与合成
4.1.3 培养基
4.1.4 主要试剂
4.1.5 主要仪器
4.2 方法
4.2.1 RNA-Seq
4.2.2 pks18基因功能分析
4.2.3 代谢组分析
4.3 结果与分析
4.3.1 RNA-seq分析T806转录组表达变化
4.3.2 pks18基因功能分析
4.3.3 代谢组分析
4.4 小结与讨论
第五章 论文的主要结论、创新点和工作展望
5.1 主要结论
5.1.1 clvelB基因调控弯孢菌M5HF2C毒素合成与致病性
5.1.2 Clt-1通过调控木聚糖代谢影响弯孢菌毒素的合成与致病性
5.1.3 PKS基因簇参与弯孢菌毒素生物合成
5.2 论文创新点
5.3 工作展望
参考文献
附录
一、攻读博士学位期间发表论文(第一作者)
二、学术会议论文(第一作者)
三、教材编写
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙酰木聚糖酯酶协同木聚糖酶降解木聚糖的研究[J]. 朱天地,何瑶,杨标,刘加驰,邬敏辰. 食品与生物技术学报. 2016(04)
[2]黄曲霉毒素的生物合成、代谢和毒性研究进展[J]. 罗自生,秦雨,徐艳群,徐庭巧,魏云潇,何良兴. 食品科学. 2015(03)
[3]玉米弯孢叶斑病菌Clm1基因的克隆及其功能验证[J]. 王嘉渊,陈捷. 植物病理学报. 2011(05)
[4]不同抗性种质资源对玉米弯孢霉叶斑病菌产生的细胞壁降解酶活性的影响[J]. 姜雪,翟羽红,鄢洪海,刘志诚,陈捷. 植物病理学报. 2010(03)
[5]工业酿酒酵母木糖代谢途径的建立及酒精发酵初步研究[J]. 郭亭,梁达奉,鲍晓明. 甘蔗糖业. 2007(03)
[6]玉米弯孢菌毒素对寄主细胞膜脂过氧化作用的研究[J]. 唐树戈,王芬,高增贵,庄敬华,陈捷. 玉米科学. 2007(03)
[7]玉米弯孢菌叶斑病发生和防治若干问题研究[J]. 王春,陈立梅,郭晓勤,吕宙明,高洁. 玉米科学. 2006(02)
[8]酿酒酵母工业菌株中XI木糖代谢途径的建立[J]. 沈煜,王颖,史文龙,刘向勇,鲍晓明,曲音波. 中国生物工程杂志. 2005(09)
[9]玉米弯孢菌叶斑病的研究进展[J]. 刘运华,左淑珍,许崇香,王红霞. 作物杂志. 2004(05)
[10]玉米弯孢叶斑病的研究进展[J]. 李富华,叶华智,王玉涛,熊绵平. 玉米科学. 2004(02)
博士论文
[1]玉米弯孢叶斑病菌全基因组序列分析与致病性分化相关基因的研究[D]. 高士刚.上海交通大学 2014
[2]玉米弯孢叶斑病菌生理分化及分子生物学研究[D]. 鄢洪海.沈阳农业大学 2001
硕士论文
[1]玉米弯孢叶斑病菌MAPK基因功能及与毒素和黑色素合成相关关系分析[D]. 倪璇.上海交通大学 2017
[2]粗糙脉孢菌木糖代谢途径中关键基因的功能研究[D]. 万里.天津大学 2013
本文编号：3455962
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