苹果黑腐皮壳Nep1-like蛋白的鉴定及功能研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whwoicq123
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
由苹果黑腐皮壳Valsa mali(Vm)引起的腐烂病(Apple Valsa canker)造成苹果树皮溃烂坏死、树势衰弱、果品下降,严重时导致树死园毁,是苹果生产中最具毁灭性的病害。近几十年来,尽管国内外在该病原生物学研究中取得了一系列进展,然而对于其关键致病因子仍缺乏深入认识。鉴于该病菌能够引起树皮腐烂坏死,推测毒素及毒素蛋白在其侵染过程中发挥关键作用。目前为止,国内外已从Vm中陆续分离、鉴定到一些小分子毒素物质,但尚无任何致病相关毒素蛋白的报道。Nep1(Necrosis and ethylene-inducing peptide 1)-Like Protein(NLP)是广泛存在于细菌、真菌和卵菌中的一类毒素蛋白,其能够诱导双子叶植物细胞坏死,是多种植物病原菌中的重要致病因子。为此,本研究对Vm的NLP蛋白进行了分析、鉴定,并对其生物学功能进行研究。获得的主要结果如下:(1)Vm编码两个NLP蛋白(Vm NLP1和Vm NLP2),其中Vm NLP2能够诱导植物细胞坏死本研究以最早发现于尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)中的Fo Nep1为基本序列,利用BLAST_P从Vm基因组中鉴定到两个NLP蛋白,分别命名为Vm NLP1和Vm NLP2。在本氏烟(Nicotiana benthamiana)中瞬时表达发现,Vm NLP2能够诱发细胞坏死,而Vm NLP1不能诱导坏死。进一步经原核表达获得Vm NLP2纯化蛋白并滴加至苹果(Malus domestica)叶片发现,该蛋白也能诱导苹果细胞坏死。NLP蛋白存在高度保守的七肽基序(GHRHDWE),然而Vm NLP2七肽基序中的第二个组氨酸突变为了酪氨酸(GHRYDWE)。将该酪氨酸替换为保守组氨酸(Vm NLP2Y137H)后,其在本氏烟上诱导的细胞坏死较Vm NLP2增强。以上结果表明Vm NLP2是一个具有诱导细胞坏死的毒素蛋白,且其七肽基序中酪氨酸位点影响毒素活性。(2)Vm NLP2是一个重要致病因子为明确Vm NLP1和Vm NLP2是否参与病菌致病,本研究利用PEG介导的遗传转化体系分别获得两个基因的敲除突变体并接种至苹果叶片和枝条进行致病力测定。结果发现,与野生型(WT)相比,Vm NLP1敲除突变体致病力无明显变化,而Vm NLP2敲除突变体ΔVm NLP2-36在苹果叶片和枝条上的致病力分别下降了约16%和27%。为探究Vm NLP2致病力与其诱导坏死活性的可能关系,将Vm NLP2Y137H点突变序列回补至ΔVm NLP2-36并进行致病力检测,发现该回补突变体在叶片上的致病力较Vm NLP2回补菌株增强约18%。该部分结果说明Vm NLP2是Vm的一个重要致病因子,且其坏死活性有利于病菌侵染致病。(3)Vm NLP1和Vm NLP2参与维持细胞膜稳定性及对盐和渗透胁迫的响应为进探究Vm NLP1和Vm NLP2是否参与Vm对非生物胁迫的响应,将其敲除突变体分别接种至含有不同抑制剂的PDA平板上并观察菌落生长情况。结果发现,与WT相比,Vm NLP1及Vm NLP2敲除突变体在含SDS、刚果红和山梨醇的平板上营养生长受到不同程度的抑制或促进作用,表明Vm NLP1和Vm NLP2在维持Vm细胞膜完整性,以及在病菌对盐胁迫和渗透胁迫的响应中发挥不同的作用。(4)Vm NLP2中的保守多肽能够被非寄主拟南芥识别研究表明,NLP蛋白中的保守多肽可被拟南芥(Arabidopsis thaliana)识别并激发免疫反应。为探究Vm NLP1和Vm NLP2中相应保守多肽是否具有免疫诱抗性,本研究合成获得多肽nlp20(Vm NLP1)和nlp25(Vm NLP2)。用1μM多肽处理拟南芥叶片并对免疫反应相关指标进行检测发现,只有nlp25(Vm NLP2)能显著激发活性氧迸发以及免疫标志基因(At PR1、At WRKY33、At FRK1)的上调表达,并显著诱导拟南芥对核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)的抗性。然而,nlp25(Vm NLP2)不能诱导苹果活性氧迸发及免疫标志基因表达。该结果说明Vm NLP2中的保守多肽能够被拟南芥识别,但是不能被寄主苹果识别。综上所述,本研究从Vm中鉴定到Vm NLP1和Vm NLP2两个NLP蛋白,并揭示了Vm NLP2是一个毒素蛋白和腐烂病菌的重要致病因子。此外,分析了Vm NLP1和Vm NLP2调控腐烂病菌响应多种非生物胁迫的功能,探索到Vm NLP2保守多肽在拟南芥上的免疫诱抗功能。本研究为NLP蛋白功能多样性提供了证据,更重要的是,Vm NLP2作为一个重要致病因子可作为苹果树腐烂病防治中的一个潜在靶标,从而为靶向药剂的研发提供科学依据。
其他文献
报纸
枯茗酸是从孜然种子中提取分离获得的天然小分子有机酸。前期研究发现其对多种植物病原菌具有较强的抑制作用,其中对西瓜枯萎病菌的抑菌活性十分显著,不仅可以抑制西瓜枯萎病菌的菌丝生长,还可以显著降低西瓜枯萎病菌镰刀菌酸毒素(Fusaric Acid,FA)的含量。然而,其抑制毒素合成的机制尚不明确。因此本研究通过q RT-PCR技术测定了枯茗酸处理后镰刀菌酸毒素合成基因(FUB1-FUB12)的表达量变化
学位
由禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)侵染引起的小麦赤霉病(Fusarium Head Blight,FHB)是小麦生产上最具破坏性的真菌病害之一。禾谷镰孢菌有性生殖产生的子囊孢子是小麦赤霉病的主要初侵染源,对于该病害的发生与流行具有至关重要的作用。控制小麦赤霉病初侵染源的关键在于阻断禾谷镰孢菌的有性生殖过程,因而揭示禾谷镰孢菌有性生殖的分子调控机制对于小麦赤霉病的防控具有重要的
学位
由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病是一种全球性的真菌病害,在全球小麦种植区均有发生。该病害不但会造成小麦产量和品质的严重下降,还会在侵染小麦籽粒过程中分泌并累积脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)等真菌毒素。人畜误食后会引起眩晕、发烧、腹泻等急性中毒症状,降低机体免疫能力与生育能力,严重威胁人畜健康。我国是世界上小麦种植面积最大的国家之一,小麦的高产和稳产直接关系着我
学位
小麦(Triticum aestivum L.)是人类赖以生存的谷类作物,条锈病是小麦上常发性的生物灾害之一,严重危害小麦产量及品质。条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f.sp.tritici,Pst)作为一种活体营养型寄生菌,通过吸器分泌多种效应子来调节寄主防卫反应。因此,研究条锈菌效应子功能及其调控的寄主免疫反应,有助于深入解析病原菌致病机理,并为创制新的持久抗条
学位
微菌核是大丽轮枝菌在侵染后期形成的特殊休眠结构,可在土壤中存活14年之久,是植物黄萎病的主要初侵染来源。但迄今为止,微菌核休眠的分子机制尚不清楚。本研究在前期大丽轮枝菌微菌核休眠与萌发转录组数据分析的基础上,选择在微菌核休眠状态高表达的VdToxD1和VdToxD3基因,研究其在微菌核休眠过程中的功能,以期为进一步揭示大丽轮枝菌微菌核休眠的分子机制奠定理论基础。主要得到了以下结果:VdToxD1和
学位
以禾谷镰刀菌为优势种的复合群引起的小麦赤霉病,是当前影响我国小麦产业的重大真菌病害。禾谷镰刀菌侵染小麦不仅造成产量的降低,其分泌的DON毒素残留在小麦及小麦制品中,是食品安全的严重威胁。禾谷镰刀菌初侵染源形成、侵染的起始以及毒素的产生均依赖于对环境和寄主的识别。G蛋白偶联信号途径是真核生物普遍存在的细胞内和细胞间信号传递途径,由G蛋白偶联受体、α,β和γ亚基组成的异三聚体G蛋白、下游信号通路以及各
学位
小麦赤霉病由以禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)为优势种的镰刀菌复合菌群侵染引起,是危害我国小麦产量和品质的重大真菌病害。该病害的发生不仅造成小麦产量的降低,更重要的是,禾谷镰刀菌侵染过程中会产生DON毒素,在发病籽粒及后续小麦产品中残留,严重威胁人畜健康。由于缺乏抗病品种,化学药剂一直是防控小麦赤霉病最普遍的方式,然而长期单一使用化学农药也会带来诸如田间菌株抗药性等一系列问题
学位
产教融合是职业教育高质量发展的必经之路。在产教融合的背景下,产业学院已成为助推产业转型升级与创新产教融合体制机制的重要载体。然而,相较于普通本科高校的现代产业学院建设,职业教育现代产业学院有其独特的价值意蕴,其在增强职业教育适应性、实现职业教育现代化治理、推动职业院校高质量发展等方面具有重要价值。针对当前职业院校产业学院存在的现实困境,建议在定位上突出适应性、在内容上凸显教育性、在机制中强调融合性
期刊
苹果树腐烂病是由黑腐皮壳属真菌Valsa mali(V.mali)侵染引起的重大枝干病害,严重影响苹果产业的健康持续发展。系统解析病菌致病机理对开发病害防控新策略具有重要指导意义。RNA interference(RNAi)是大多数真核生物保守存在的由非编码小RNA(small RNA,s RNAs)介导的基因沉默机制,广泛参与生物体生长发育、胁迫应答等生物学过程。RNAi通路中存在Dicer、A
学位