辣椒疫霉与丁吡吗啉互作机制及重要发育阶段蛋白组学研究

来源 :中国农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangyanfangzhang
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辣椒疫霉是一种世界性分布的重要病原卵菌,可以侵染茄科、豆科和葫芦科等多种农作物。每年由辣椒疫霉引起的病害可造成严重的经济损失。丁吡吗啉是我国创制的一种用于辣椒疫霉防治的新型杀菌剂。本论文围绕辣椒疫霉与丁吡吗啉互作机制及辣椒疫霉两个重要发育阶段蛋白组学开展相关研究,获得结果总结如下:1)通过同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)方法,进行丁吡吗啉处理下辣椒疫霉菌株的差异蛋白组学分析。研究结果表明,35个差异表达的蛋白,可能与丁吡吗啉作用机制相关。进一步生物信息学分析和生化分析结果表明,丁吡吗啉的作用机制包括抑制辣椒疫霉纤维素生物合成和能量产生。2)采用菌丝生长速率法,测定了 226株辣椒疫霉对丁吡吗啉的敏感性。结果表明,辣椒疫霉对丁吡吗啉敏感性频率分布呈单峰曲线,平均EC50值为1.4261±0.4002μg/ml。通过药剂驯化的方法,获得了 12株抗药性稳定的辣椒疫霉抗性突变体,抗性频率为10-4。生物学性状和竞争力研究结果表明,所获得的抗性突变体生存适合度与亲本相当或略低于亲本菌株。综上研究结果,推测辣椒疫霉对丁吡吗啉的抗性风险为低到中等。3)辣椒疫霉对丁吡吗啉的抗性分子机制研究结果表明,辣椒疫霉纤维素合酶3(PcCesA3)基因1077位氨基酸由谷氨酰胺突变为赖氨酸,可引起辣椒疫霉对丁吡吗啉高水平抗药性的产生。以此为基础,建立了一种实时荧光定量PCR方法,可用于实时高效检测田间辣椒疫霉对丁吡吗啉抗药性菌株的发生发展。4)建立了纤维素合酶蛋白的系统进化树,结果表明,卵菌纤维素合酶蛋白与植物纤维素合酶蛋白在亲缘上更为相近。此外,采用酵母异源表达方法,首次成功地表达出有活性的辣椒疫霉纤维素合酶1(PcCesA1)蛋白,单个PcCesA1蛋白只能催化尿苷二磷酸D-葡萄糖(UDPG)生成纤维二糖。结合免疫共沉淀和辣椒疫霉菌丝膜蛋白催化活性研究结果,发现多个纤维素合酶蛋白相互作用在一起,共同参与纤维素生物合成。5)研究了辣椒疫霉菌丝和休止孢两个重要发育阶段的差异蛋白组。共鉴定到1201个辣椒疫霉蛋白。其中,73个蛋白在这两个阶段具有显著的表达量差异。进一步的生物信息学分析表明,菌丝阶段主要通过糖酵解、三羧酸循环和磷酸戊糖途径产生能量,用于菌丝顶端生长和菌丝扩展所需能量的消耗。休止孢阶段主要通过脂肪酸降解途径获得能量,以完成早期侵染。
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