论文摘要
核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）能够侵染世界范围内的600多种植物,是一种寄主范围极其广泛的死体营养型植物致病真菌。多种油料经济作物能够被其侵染,在农业生产上造成巨大的经济损失。核盘菌是一种白色丝状真菌,有自己完整的生活史,菌丝能够形成质地坚硬的黑色菌核结构,该结构可以适应极端环境并且长期存活。一旦条件允许,菌核就会萌发生成有性结构子囊盘,成熟的子囊盘释放大量的子囊孢子,子囊孢子可以萌发后再次形成菌丝,菌核上也能生长出白色菌丝。无论是菌丝还是子囊孢子都能够侵染寄主,引发大范围的农作物致病,因此核盘菌的防治十分困难。为了更深入的了解核盘菌不同形态发育过程中的基因表达情况,更进一步完善核盘菌基因组数据库的信息,我们进行了菌丝,菌核与子囊盘三个发育阶段的比较转录组分析。获取新基因并进行注释,对核盘菌基因的可变剪接与SNP位点进行合理的预测分析。结合表达量的变化情况,通过GO,KEGG及COG的注释及分类,对相关基因进行功能模块的预测。对于转录组测序获得的数据,选取其中较大的一类锌指蛋白转录因子家族基因进行深入分析,对其在核盘菌中不同形态发育过程中的表达情况进行统计,发现在子囊盘产生的过程中该家族的转录因子被调动的较多,发生差异表达的基因数量明显升高。其中通过分析发现C4类锌指蛋白亚族的组份之一GATA转录因子在真菌中相对保守,并且广泛参与到生长发育过程,在不同形态的生长发育阶段mRNA的表达水平都发生了较大变化,因此我们选取其中三个转录因子基因进行了进一步的功能验证。其中在丝状真菌中研究较少的GATA转录因子SsSFH1,在酵母中的同源蛋白作为染色质重构复合体RSC的组分,参与调控基因转录与染色体修复。在本研究中,Sssfh1基因的沉默转化子影响了核盘菌菌丝的生长速率,影响了菌核的分布和侵染垫的数量,引发核盘菌致病力的下降。研究还发现沉默菌株对外源性的H2O2的敏感性降低,菌丝内源产生的ROS减少。通过酵母双杂交与双分子荧光互补的方式验证了SsSFH1同MAPK信号通路中的SsMSG5发生相互作用,磷酸酶MSG5参与KSS1依赖的丝状结构的形成并在细胞周期中发挥作用。研究证明了核盘菌SsSFH1正调控菌丝的生长,侵染结构的形成,参与维持核盘菌体内ROS的稳定,是完整致病性必须的转录因子。典型的GATA转录因子SsAREA包含一个保守的GATA结构域,在真菌中AREA转录因子参与氮素代谢,是氮素吸收的关键调节蛋白。本研究中通过RNAi基因沉默策略,不同程度的降低该基因的表达,结果显示SsareA参与核盘菌菌丝的生长,RNAi沉默菌株的菌丝生长速率受到极大影响。同时对黑色素的产生有负调控的作用,沉默转化株的黑色素沉积明显多于WT菌株,并且基因下调表达后的菌核形态与分布也产生了明显的变化。致病性显著降低。SsSRE转录因子含有两个保守的GATA结构域,其同源蛋白验证该基因参与真菌铁载体的合成。本研究中基因功能验证的结果表明Sssre基因下调表达的RNAi转化株没有菌核形成,没有黑色素的积累,并且菌丝无法形成成熟的侵染结构,没有草酸的产生,qRT-PCR验证结果显示,Sssre基因沉默转化株草酸形成的关键基因Ssoah1的表达量显著降低。对SsAREA和SsSRE转录因子进行蛋白网络预测,经过Y2H与BiFC的双重验证表明SsAREA和SsSRE转录因子与MAPK信号通路的SsSTE12,SsSLT2和SsMCM1发生不同程度相互作用。本研究在核盘菌的生长发育层面进行RNA-Seq的分析,从组学水平解析多态型致病真菌的不同形态过程的mRNA水平的变化情况,选取了进化上保守的GATA锌指转录因子家族的蛋白SsSFH1,SsAREA和SsSRE基因进行功能验证与蛋白互作分析,为核盘菌菌核发育,侵染垫形成与致病性的研究提供分子基础,此外本研究揭示了GATA类转录因子SsAREA和SsSRE与MAPK信号通路的关系,为后续的核盘菌菌核与侵染垫相关的调控网络的研究奠定基础。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 刘玲
导师: 潘洪玉
关键词: 核盘菌,锌指蛋白,转录因子,致病性
来源: 吉林大学
年度: 2019
分类: 基础科学,农业科技
专业: 生物学,农业基础科学,植物保护
单位: 吉林大学
分类号: S432.44
总页数: 131
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