核盘菌在非寄主小麦中的益生作用研究
发布时间：2021-09-04 02:28
核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）是一种典型的死体营养型植物病原真菌,寄主范围广,可以侵染75个科的400多种和亚种植物,在世界范围内引起多种重要经济作物和蔬菜作物菌核病,造成巨大的经济损失。生产中小麦（Triticum aestivum L.）常常作为非寄主植物被用于和油菜以及其他寄主作物轮作以防治菌核病。我们前期在小麦植株中检测到核盘菌的存在,本论文以小麦-核盘菌为研究系统,对核盘菌的内生生长、核盘菌内生对小麦生长和抗病性的影响开展了系统的研究,并初步探讨了其分子机制。取得的主要结果如下:1.核盘菌在小麦植株中内生生长。通过共聚焦荧光显微镜、扫描和透射电镜观察、免疫胶体金和原位杂交等技术,我们证实无论是真菌病毒介导的核盘菌低毒力菌株DT-8、SCH941、AH98和T1-1-20还是强毒力菌株DT-8VF均可以在小麦根细胞内和细胞间隙内生性生长,小麦根细胞内部的菌丝通过穿透根细胞壁进入细胞间隙而进一步生长扩展,同时根细胞内的菌丝被疑似膜结构物质所包裹。根部的核盘菌菌丝可以进一步扩展至小麦茎秆中进行内生性生长。此外,核盘菌也可以内生于水稻、大麦、燕麦和玉米植株...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：179 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
核盘菌的生活史（Steadman1979）
核盘菌在非寄主小麦中的益生作用研究3离的Ca2+形成草酸钙结晶，其中草酸钙晶体可能会堵塞导管造成寄主植物的缺水萎蔫（Maryametal2019），而Ca2+是植物信号转导途径中的第二信使，核盘菌通过草酸鳌合Ca2+形成草酸钙而减少Ca2+的含量，进一步抑制植物的抗病反应(Helleretal2013)；草酸可以抑制脱落酸引起的气孔关闭而导致叶片失水萎蔫（Guimaraes&Stotz2004）。在核盘菌侵染初期草酸也可以抑制寄主植物的活性氧爆发进一步抑制寄主植物的防卫反应从而利于核盘菌的侵入；当核盘菌侵入后草酸又可以诱导植物产生活性氧导致植物细胞凋亡和抑制寄主植物的细胞自噬（autophagy）(Kimetal2008)，另外也可以鳌合Ca2+抑制寄主植物的抗病反应利于核盘菌的进一步扩展（图1.2）（Kabbageetal2013）。图1.2草酸的功能（Kabbageetal2013）Fig.1.2Functionalofoxalicacid水解酶类（Hydrolase）主要包括蛋白酶（Protease）、细胞壁降解酶和角质酶（Cutinase）类等。植物细胞壁是抵御病原菌的第一道屏障，在植物抗病方面发挥非常重要的作用。核盘菌通过分泌大量的细胞壁降解酶对寄主细胞壁进行降解而帮助其定殖，细胞壁降解酶类主要包括果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶和木聚糖酶等（AnnisandGoodwin1997）。此外，核盘菌基因组分析结果显示其体内有超过100个植物细胞壁降解相关酶,其中果胶降解酶类有33个，目前这方面的研究主要集中在10个外切多聚半乳糖醛酸酶和5个内切多聚半乳糖醛酸酶。如SsPG1参与了核盘菌对寄主植物早期侵染过程，碳水化合物的不足和缺乏可以显
核盘菌在非寄主小麦中的益生作用研究9图1.3菌根真菌在与寄主形成共生关系过程中对寄主免疫的调控模型（Zamioudis&Pieterseetal2012）Fig.1.3Modelforthemodulationofhostimmunityintheecto-andendomycorrhizalsymbioses2.2.3内生真菌影响寄主植物的抗虫能力草食性昆虫物种大致可分为两类，组织咀嚼和刺穿吸吮，主要取决于它们的取食策略（Schoonhovenetal2005）。为了抵御昆虫的为害，植物会使用诱导直接防御和通过招募吸引取食昆虫的天敌的间接诱导防御等不同策略。直接防御措施包括产生酶和毒素等次级代谢产物，而间接防御措施为产生挥发性物质吸引取食昆虫天敌(Howe&Jander2008,Dicke&Baldwin2010,Wu&Baldwin2010)。昆虫取食植物时对植物具有一定的选择习性，对昆虫而言部分植物并不是其喜好的食物，因为此类植物中会包含一些不易消化甚至有毒的物质，例如在木质素和纤维素中含有一些有毒的化学物质（Schoonhovenetal2005）。而植物内生真菌可以一定程度改变寄主植物的部分代谢物质，引起寄主植物对取食昆虫的趋避或者诱引，因此共栖共生菌在植食性昆虫和寄主植物之间直接或间接维持平衡，例如球孢白僵菌和淡紫紫孢菌内生于陆地棉中会降低棉铃虫对棉花的适应能力，进而减少棉花植株上棉铃虫的数量（Barbosaetal1991,Lopez&Sword2015）。部分内生真菌寄生植物后通过刺激寄主植物释放挥发性物质吸引某些害虫的天敌从而控制其为害，绿僵菌一方面是可以寄生和杀死昆虫的病原体，然而另一方面其同时也是植物内生菌，其可以帮助植物抵抗昆虫，并通过寄生昆虫直接为植物提供养分（Behieetal2017）。2.2.4内生真菌影响寄主植物其它的抗逆能力
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土高原不同树龄刺槐丛枝菌根与根际微生物的群落多样性[J]. 杜小刚,唐明,陈辉,张海涵,张永安. 林业科学. 2008(04)
[2]内生真菌感染对黑麦草若干抗旱生理特征的影响[J]. 任安芝,高玉葆,李侠. 应用与环境生物学报. 2002(05)
本文编号：3382372
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：179 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
核盘菌的生活史（Steadman1979）
核盘菌在非寄主小麦中的益生作用研究3离的Ca2+形成草酸钙结晶，其中草酸钙晶体可能会堵塞导管造成寄主植物的缺水萎蔫（Maryametal2019），而Ca2+是植物信号转导途径中的第二信使，核盘菌通过草酸鳌合Ca2+形成草酸钙而减少Ca2+的含量，进一步抑制植物的抗病反应(Helleretal2013)；草酸可以抑制脱落酸引起的气孔关闭而导致叶片失水萎蔫（Guimaraes&Stotz2004）。在核盘菌侵染初期草酸也可以抑制寄主植物的活性氧爆发进一步抑制寄主植物的防卫反应从而利于核盘菌的侵入；当核盘菌侵入后草酸又可以诱导植物产生活性氧导致植物细胞凋亡和抑制寄主植物的细胞自噬（autophagy）(Kimetal2008)，另外也可以鳌合Ca2+抑制寄主植物的抗病反应利于核盘菌的进一步扩展（图1.2）（Kabbageetal2013）。图1.2草酸的功能（Kabbageetal2013）Fig.1.2Functionalofoxalicacid水解酶类（Hydrolase）主要包括蛋白酶（Protease）、细胞壁降解酶和角质酶（Cutinase）类等。植物细胞壁是抵御病原菌的第一道屏障，在植物抗病方面发挥非常重要的作用。核盘菌通过分泌大量的细胞壁降解酶对寄主细胞壁进行降解而帮助其定殖，细胞壁降解酶类主要包括果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶和木聚糖酶等（AnnisandGoodwin1997）。此外，核盘菌基因组分析结果显示其体内有超过100个植物细胞壁降解相关酶,其中果胶降解酶类有33个，目前这方面的研究主要集中在10个外切多聚半乳糖醛酸酶和5个内切多聚半乳糖醛酸酶。如SsPG1参与了核盘菌对寄主植物早期侵染过程，碳水化合物的不足和缺乏可以显
核盘菌在非寄主小麦中的益生作用研究9图1.3菌根真菌在与寄主形成共生关系过程中对寄主免疫的调控模型（Zamioudis&Pieterseetal2012）Fig.1.3Modelforthemodulationofhostimmunityintheecto-andendomycorrhizalsymbioses2.2.3内生真菌影响寄主植物的抗虫能力草食性昆虫物种大致可分为两类，组织咀嚼和刺穿吸吮，主要取决于它们的取食策略（Schoonhovenetal2005）。为了抵御昆虫的为害，植物会使用诱导直接防御和通过招募吸引取食昆虫的天敌的间接诱导防御等不同策略。直接防御措施包括产生酶和毒素等次级代谢产物，而间接防御措施为产生挥发性物质吸引取食昆虫天敌(Howe&Jander2008,Dicke&Baldwin2010,Wu&Baldwin2010)。昆虫取食植物时对植物具有一定的选择习性，对昆虫而言部分植物并不是其喜好的食物，因为此类植物中会包含一些不易消化甚至有毒的物质，例如在木质素和纤维素中含有一些有毒的化学物质（Schoonhovenetal2005）。而植物内生真菌可以一定程度改变寄主植物的部分代谢物质，引起寄主植物对取食昆虫的趋避或者诱引，因此共栖共生菌在植食性昆虫和寄主植物之间直接或间接维持平衡，例如球孢白僵菌和淡紫紫孢菌内生于陆地棉中会降低棉铃虫对棉花的适应能力，进而减少棉花植株上棉铃虫的数量（Barbosaetal1991,Lopez&Sword2015）。部分内生真菌寄生植物后通过刺激寄主植物释放挥发性物质吸引某些害虫的天敌从而控制其为害，绿僵菌一方面是可以寄生和杀死昆虫的病原体，然而另一方面其同时也是植物内生菌，其可以帮助植物抵抗昆虫，并通过寄生昆虫直接为植物提供养分（Behieetal2017）。2.2.4内生真菌影响寄主植物其它的抗逆能力
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄土高原不同树龄刺槐丛枝菌根与根际微生物的群落多样性[J]. 杜小刚,唐明,陈辉,张海涵,张永安. 林业科学. 2008(04)
[2]内生真菌感染对黑麦草若干抗旱生理特征的影响[J]. 任安芝,高玉葆,李侠. 应用与环境生物学报. 2002(05)
本文编号：3382372
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