EBR缓解水稻花期高温胁迫的生理效应及层出镰刀菌HXK1和CREA功能初步分析

发布时间：2020-07-03 11:10

【摘要】：近年来,高温胁迫和水稻穗腐病的发生给水稻产量造成严重的损失,目前,油菜素内酯在生物和非生物的逆境中的研究十分广泛。然而,有关油菜素内酯调控水稻花期高温的生理机制以及是否可以预防水稻穗腐病目前尚未见研究。本研究拟通过喷施EBR(表油菜素内酯)制剂,研究是否可以缓解水稻高温胁迫伤害的同时预防穗腐病的发生,并对其机理进行初步研究。研究结果指出,与正常对照相比,水稻花期被高温胁迫后,结实率、花药开裂率和花粉活力明显降低,喷施EBR后水稻的结实率、花药开裂率分别提高23.09%、55.40%,穗中部和下部花粉活力提高了8.64%和24.20%。在高温胁迫下,水稻颖花中SOD、POD、CAT活性显著降低,脯氨酸和可溶性糖积累,喷施EBR后SOD、POD酶活性提高51.76%和16.95%,CAT的酶活性无显著影响,脯氨酸和可溶性糖含量分别增加了8.23%和11.02%。高温胁迫下,内源激素ABA含量上升,GA含量降低,而喷施EBR后ABA含量提高4.78%,GA含量降低18.81%,因此,EBR处理增强颖花抗氧化酶的活性,提高抗氧化物质和渗透调节物质的含量,降低膜脂过氧化程度,调节内源激素的合成,从而缓解高温胁迫对水稻造成的伤害,增强植株的耐热性。然而喷施EBR对水稻穗腐病的病情指数无显著影响,为了给水稻穗腐病的预防提供理论依据,本文研究了水稻穗腐病的优势病原菌层出镰刀菌(Fusarium proliferatum)的2个致病相关基因,初步探究了层出镰刀菌HXK1和CREA的基因功能。主要研究结果如下:通过同源重组进行基因敲除,获得了层出镰刀菌己糖激酶HXK1敲除突变体。与野生型相比,△hxk1缺失突变体中分生孢子形成和菌丝生长速率明显下降,△hxk1的突变体还显示糖的利用缺陷,并且在果糖存在下受到强烈抑制,表明HXK1在糖利用中具有特殊作用。Real-time PCR分析表明,PFK1(磷酸果糖激酶合成基因)和TPS1(海藻糖合成基因)基因表达下调,HXT3(己糖转运蛋白合成基因),PEPCK(磷酸烯醇式丙酮酸羧基激酶合成基因)和FBP1(果糖-1,6二磷酸酶合成基因)表达上调,表明HXK1的缺失可通过增加糖转运和糖异生的效率来弥补糖酵解的缺陷,同时,HXK1影响海藻糖合成的途径。细胞壁胁迫分析显示,△hxk1不仅增加了对刚果红和SDS的敏感性,而且增加了对NaCl和KCl的敏感性,表明HXK1影响细胞壁的完整性。致病力测定发现,△hxk1缺失突变体对水稻的致病力显著下降。因此,HXK1似乎是孢子形成和生长、糖利用、细胞壁应激反应和致病力所必需的。通过同源重组进行基因敲除,获得了层出镰刀菌CREA突变体,与野生型相比,△crea的FBP1基因表达上调,HXT3,PEPCK和FBP1表达下调,暗示CREA的缺失降低了层出镰刀菌糖酵解的效率,但是提高糖异生的效率。△crea还显示糖的利用缺陷,表明CreA在糖利用的特殊作用,与野生型相比,△crea致病力下降,突变体中伏马毒素合成量下降,伏马毒素合成基因FUM1、FUM6、FUM8的表达量显著下降。结果表明,CREA在层出镰刀菌的生长发育、致病过程和毒素合成中起关键作用。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S511
【图文】：

油菜素内酯,细胞伸长,途径

图 1.1 油菜素内酯通过调节各种途径控制细胞伸长 (Fridman et al., 2013rassinolide controls cell elongation by regulating various pathways (Fridman与植物抗氧化系统基自由基和过氧化氢在内的活性氧（ROS），被认为是植物适。外源性 BRs 的施用改变了植物体内多种抗氧化酶，以对抗nd Hayat, 2009)。例如，喷施 BR 促进水分胁迫下玉米幼苗中而，尚不清楚 BRs 如何在应激反应中促进抗氧化酶活性。SO催化超氧化物自由基形成氧或 H2O2，从而减轻氧化应激引起H2O2的清除剂，并可进一步将其分解为氧气和水。在水稻中作用以防止 H2O2在水胁迫下过度积累 (Ye et al., 2011)。GLO（AT 的结合 - 解离作为调节水稻 H2O2水平的特定机制 (Zhang过氧化物酶体靶向信号）受体蛋白，其识别 PTS 并负责过氧等发现几种差异磷酸化的抗氧化酶蛋白，如 CAT，SOD 和 P能参与调节这些抗氧化酶的活性。

伏马毒素,化学结构式

论文可包括四个阶段，Fum1p（聚酮化合物合成酶）可及 C12-C16甲基的形成。第二阶段 Fum8p（a 一氧代胺 3-酮基团的二十碳中间产物，第三阶段是上述产物、C14被 Fum6p 羟化，C15被 Fum12p 羟化以及 C1和 C15的羟基需要 Fum10p-Fuml4p-Fum7p（非核糖体 (汪俏梅等, 2006)。

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