与植物共生对罗伯茨绿僵菌环境宿存能力贡献的机制研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:longfushen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
自然界中的许多真菌具有多种生活方式(腐生、寄生或共生),人们通过常理推理认为,多样的生活方式使得它们在自然环境中拥有更强的宿存能力。但是,人们对一个真菌特定的生活方式在其环境宿存中真正贡献的认识却十分有限。罗伯茨绿僵菌(Metarhizium robertsii)在环境中分布广泛,宿存能力很强,这是因为其所具备的多种生活方式和较强的抗逆能力。该菌可以营腐生,寄生于昆虫和与植物共生。作为一种促进植物健康与发育的有益共生微生物,罗伯茨绿僵菌能够定殖于植物根内和根际土壤中,作为一种昆虫病原真菌,它具有较广的杀虫谱,因此是研究不同生活方式对真菌环境宿存能力的贡献这一问题的良好材料。发现并阐明罗伯茨绿僵菌生活方式与环境宿存能力之间的关系可为开发环境友好、高效稳定的真菌杀虫剂提供理论依据。本文对罗伯茨绿僵菌三种生活方式与环境宿存能力之间的关系开展研究,并以这些基础研究的结果为指导,创建一个生产高质量罗伯茨绿僵菌孢子的培养方法。主要研究结果简述如下:1)与腐生(在PDA培养基)和寄生(感染大蜡螟)生活方式所产孢子相比,共生生活方式(与拟南芥共生)所产孢子的杀虫能力更强。进一步分析表明,共生生活方式所产孢子在昆虫翅膀上萌发速度更快,这使得侵染结构——附着胞形成提前,附着胞内膨压升高,穿透昆虫体壁能力增强,最终较快地杀死昆虫。共生生活方式所产孢子内含有更多的脂滴和三酰甘油;自噬是孢子萌发时利用脂滴的重要方式,自噬途径中关键蛋白ATG8在共生生活方式所产孢子萌发时具有更高的表达水平,使得这些孢子在昆虫体壁上萌发时脂滴的利用速度更快,为孢子萌发和芽管伸长更快更多地提供营养。2)与腐生和寄生生活方式所产孢子相比,共生生活方式所产孢子在营养丰富、瘠薄甚至是无碳氮源的环境中的萌发速率都更快,对UV辐射、高温和冰冻等关键环境胁迫具有更强的耐受力。3)与绿僵菌共生诱发植物产生更高水平的5-羟色胺。类似于与植物共生所产孢子,在添加5-羟色胺的普通培养基上所产孢子的杀虫能力和抗逆能力也更强,表明植物的5-羟色胺是提高与之共生所产罗伯茨绿僵菌孢子环境宿存能力的一个重要因素。4)通过在培养基中添加5-羟色胺模拟与植物共生时的环境来生产高质量的罗伯茨绿僵菌孢子,用于生产更高效的真菌杀虫剂。5-羟色胺价格高,不适于大规模生产孢子。价格便宜的5-羟色胺类似物5-羟色胺盐酸盐可以作为5-羟色胺的替代品,在培养基中添加该化合物也能生产杀虫能力和抗逆能力均增强的高质量罗伯茨绿僵菌孢子,为生产高效的真菌杀虫剂奠定基础。综上,本文研究了三种生活方式对罗伯茨绿僵菌环境宿存能力的贡献,发现与植物共生所产孢子抗逆能力和杀虫能力更强,具有更强的环境宿存能力,表明与植物共生的生活方式在罗伯茨绿僵菌环境宿存中起更重要的作用。进一步发现,植物次级代谢产物5-羟色胺是提高孢子环境宿存能力的一个重要因素。并以该基础研究成果为指导,创建了一种生产杀虫能力和抗环境逆境能力均增强的高质量绿僵菌孢子的培养方法,具有较好的应用价值。
其他文献
植物对土壤养分的吸收除了植物自身的因素外,根际和根内的微生物种群对养分的活化、转运和吸收也起到关键作用。因此,根际和根内的微生物种群是描述植物生命活动的另一个维度,被认为是植物的第二基因组。禾本科作物水稻在缺铁条件下,通过向根际分泌麦根酸类物质——2’-脱氧麦根酸(Deoxymugineic acid,DMA),螯合土壤中被固定的三价铁(Fe3+),再通过Fe3+-DMA转运体将铁素转入水稻根内,
学位
动态DNA甲基化作为重要的表观遗传修饰,在叶片发育和衰老进程中发挥重要作用。DNA甲基化修饰的建立和维系主要受到DNA甲基转移酶的调控,然而关于DNA甲基转移酶在叶片发育和衰老过程中的功能和作用机制鲜有报道。番茄作为全世界重要的经济作物,阐明DNA甲基转移酶及其依赖的DNA甲基化修饰在番茄叶片发育和衰老中的表观遗传机制,将有助于丰富叶片衰老调控机制,并为推进表观遗传因子在延缓叶片衰老和番茄品质改良
学位
球孢白僵菌(Beaueria bassiana)是一种昆虫病原真菌,广泛应用于多种害虫的生物防治。真菌细胞脂质代谢和脂滴稳态对菌体营养生长、发育分化和致病力等至关重要。本研究以球孢白僵菌为研究对象,通过遗传分析手段探究脂滴及脂质代谢相关基因的生物学功能。围脂滴蛋白Perilipin的功能解析Perilipin镶嵌在脂滴的磷脂膜上,对调控细胞脂质代谢有重要作用。Perilipin的生物学功能在动物细
学位
气态乙烯在20世纪中期被正式确立为一种植物内源激素,其通过信号转导过程参与调控植物生长发育以及环境胁迫响应等一系列生物学过程,并与多种环境和激素信号存在庞杂的交互作用。现有的乙烯信号转导组分还不能很好地全面解析上述乙烯的功能和信号通路。因此,挖掘新的调控因子,并对它们进行鉴定和功能解析,是不断完善和拓展乙烯信号转导机制的重要途径。CONSTITUTIVE TRIPLE RESPONSE 1(CTR
学位
BTLA和HVEM是哺乳动物中一对特征明确的免疫检验点分子。然而,目前人们对它们在非哺乳动物物种中的功能仍知之甚少。论文的第一部分以大黄鱼为研究模型,鉴定了大黄鱼(Larimichthys crocea)的BTLA和HVEM分子(Lc BTLA和Lc HVEM)。Lc BTLA和Lc HVEM与哺乳动物的BTLA和HVEM同源分子具有相同的保守结构域,并且在不同的组织和细胞中的转录水平不尽相同,其
学位
乳腺癌长期以来是人类健康重要疾病隐患,据2020年统计,全球新增病例约226万,其中68万人死于该疾患。中国乳腺癌新发数量和死亡数量分别占全世界的18.5%和17.2%,已居癌症死亡的第七位,是女性发病率最高的癌症,迫切需要持续开发新的诊疗策略和临床靶点。长链非编码RNAs(long noncoding RNAs,lncRNAs)作为新近关注的研究热点,其在肿瘤发生、代谢进程及恶性转移中发挥重要调
学位
铝毒害是酸性土壤上限制作物生产的主要因素之一。尽管以STOP1为核心转录因子的铝信号转导机制已研究得越来越深入,但植物如何感受铝离子并将信号传递给STOP1仍不清楚。类受体激酶(Receptor-like kinase,RLK)是一类定位于细胞膜,承担胞外信号感知和转导的膜蛋白,其可能在信号转导的上游发挥功能。但RLK通常功能冗余,为此我们实验室前期构建了一系列RLK过表达材料。通过铝敏感性筛选,
学位
硫代硫酸盐是一种重要的无机含硫化合物,所含两个硫原子的化合价均位于硫的中间价态(0价和+4价),因此许多微生物能够以其为电子供体或电子受体来获取细胞生长所需的能量。奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis)是一类兼性厌氧的革兰氏阴性菌,归属于γ-变形菌纲,因具有强大的呼吸多样性而受到广泛关注,是研究细菌呼吸的模式菌株。在无氧条件下,S.oneidensis能够还原硫代硫酸盐或单质
学位
真核细胞的DNA持续经受着来自内外环境中的损伤威胁,导致DNA发生多重类型的损伤,而DNA双链断裂(Double-strand break,DSB)是其中一种最严重的损伤类型。人们之前发现,细胞主要通过两种不同的途径—非同源末端连接(Non-homologous end joining,NHEJ)以及同源重组(Homologous recombination,HR)对DSB进行修复。Ct IP(C
学位
生物体通过一系列调节机制来应对时刻变化的内外环境。复杂生命系统中,尤其是高等动物中,高度特化的组织、器官、细胞类型甚至亚细胞器在响应环境变化时具有明确的分工。蛋白质作为生命活动的行使者,在各个调节通路中扮演着关键角色。因此,精准监测特定细胞类型中甚至亚细胞定位中蛋白质组的构成与动态变化对于了解细胞和生物体如何应对各类环境至关重要。本论文发展了一种基于正交翻译系统的动物新生蛋白质组标记技术,该技术能
学位