病毒SsHADV-1引起核盘菌弱毒的关键代谢物分析

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hzbhwh
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由于核盘菌引起的病害常年造成巨大的经济损失和粮食浪费,植物和病理研究人员始终关注着菌核病的控制。近年来,一些与核盘菌弱毒相关的真菌病毒的发现为核盘菌的生物防治增添了潜在资源。其中,真菌病毒Sclerotinia sclerotiorum hypovirulence associated DNA virus1(SsHADV-1)是与核盘菌弱毒相关的DNA病毒,它能够导致核盘菌致病力减弱,并且可以在核盘菌间传播,具有非常大的田间使用价值。目前关于该病毒与核盘菌互作的研究多在转录和蛋白层面,本研究通过探究携带SsHADV-1的核盘菌DT-8与健康菌株的代谢差异,分析DT-8菌株所受代谢扰动。采用基于LC-MS的高通量无靶向代谢组学检测,结合通路分析和扰动强度,进一步筛选出与SsHADV-1引起核盘菌弱毒这一现象密切相关的代谢物。随后对感毒菌株和健康菌株进行外源添加验证,并对感染SsHADV-1的菌株菌丝内外代谢特征做出分析,初步阐释关键代谢物在SsHADV-1与核盘菌互作过程中的作用。研究取得如下主要结果:1真菌病毒SsHADV-1对核盘菌代谢的扰动。感毒菌株DT-8相对于健康菌株出现了新的特征峰,意味着SsHADV-1的侵染促进了某些代谢物产生。对主要的差异代谢物进行质谱分析,大部分为皂苷、甾醇、氨基酸及其衍生物,提示SsHADV-1可能在细胞膜结构及细胞膜结合酶的活性、菌核发育上对核盘菌产生作用,进而影响到核盘菌生长发育。进一步对代谢通路富集分析,其中核苷酸的代谢、硫胺素相关的代谢被差异物质显著富集,说明核盘菌的核酸复制与转录受到严重干扰,分析认为是核盘菌对真菌病毒的入侵应激反应导致。2真菌病毒SsHADV-1引起核盘菌弱毒的关键代谢物分析。为了进一步筛选与核盘菌弱毒相关的代谢物,引入另一菌株A367,以及对A367转染SsHADV-1得到的感毒菌株A367-HADV,核盘菌A367-HADV生长发育与DT-8相似,同样表现为弱致病力。A367-HADV组的代谢基峰色谱图显示,转染SsHADV-1引起核盘菌明显的代谢变化。将DT-8与DT-8VF、A367与A367-HADV分别比较筛选到的差异物质综合分析,找到83个重复出现的物质,剔除同位素峰等干扰项后,共鉴定50个共同的显著差异代谢物,主要为酸类、脂质和吲哚衍生物。其中:香豆醇和阿魏酸酯是香豆酸的衍生物,它们都有抗氧化的作用。植物抵御病原菌时会产生活性氧,分析认为香豆酸衍生物在携带SsHADV-1的菌株中下调与核盘菌对寄主植物的致病力降低相关。麦角甾醇通路中的物质富集,且甾醇类物质在两组分的感毒菌株中均大量上调。有研究表明,高浓度甾醇对真菌有脂肪毒性和抑制作用。初步推断SsHADV-1引起的甾醇类物质上调和香豆酸相关物减少是与核盘菌弱毒相关的关键因素。3关键代谢物甾醇的生物学功能探究。对核盘菌感毒菌株DT-8和健康菌株DT-8VF进行外源麦角甾醇添加,0-10mg/L浓度范围内对感毒菌株DT-8的生长抑制明显,而健康菌株DT-8VF影响较小,证明感毒菌株对外源麦角甾醇胁迫敏感。另外,对感毒菌株和健康菌株的菌丝内和菌丝外代谢差异分别分析发现,被真菌病毒SsHADV-1侵染后,甾醇物质主要富集在菌丝内,同时菌丝内的差异代谢物富集通路显示鞘脂的代谢也显著扰动,而菌丝外甾醇与鞘脂的差异均不明显。表明SsHADV-1入侵在不引起核盘菌细胞大量凋亡的情况下,致使核盘菌膜脂质整体代谢异常。真菌膜结构和膜功能与抗逆相关,分析认为SsHADV-1引起的膜脂质扰动导致抗逆性减弱是核盘菌弱毒的根本原因。在分泌到培养基中的代谢产物中检测到,色氨酸合成NAD+通路上的物质上调显著,认为SsHADV-1入侵增加了NAD+/NADH氧化还原对的转化利用,是一种应激信号。
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