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大丽轮枝菌转录因子VdCmr1响应高温与紫外胁迫的应答机制

2020-12-08阅读(779)

大丽轮枝菌转录因子VdCmr1响应高温与紫外胁迫的应答机制

论文摘要

大丽轮枝菌（Verticillium dahliae Kleb.）是一种重要的土传性植物病原真菌,在世界范围内广泛分布。其寄主范围广泛,能够侵染200多种植物,造成巨大的经济损失。由大丽轮枝菌引起的植物枯萎病至今尚无有效的防治措施,主要是因为其在生长后期形成大量的黑色素化的微菌核。微菌核作为休眠结构和主要侵染源,在大丽轮枝菌生活史和病害循环过程中起关键作用。微菌核中的黑色素可有效抵抗不良环境,如紫外辐射、极端温度、酶解压力、渗透压胁迫、氧化胁迫和营养匮乏等,提高真菌的存活能力。目前,关于黑色素合成的调控机制并不十分清楚。为了揭示大丽轮枝菌黑色素合成及其保护机制,本研究开展了黑色素合成关键转录因子VdCmr1的功能分析,从转录组和蛋白质组水平阐述了 VdCmr1响应高温和紫外胁迫的应答机制。主要研究结果如下:（1）VdCmr1是大丽轮枝菌黑色素生物合成的关键调节因子,调控黑色素生物合成,但并不影响微菌核的形成;（2）VdCmr1的胁迫应答机制包括调控丙酮酸代谢和一个基因簇的表达;（3）VdCmr1响应高温应激可能是通过抑制脂肪酸代谢过程和次级代谢相关过程使之进入滞育期,同时控制修复蛋白质的错误折叠和变性相关基因;（4）VdCmr1响应紫外辐射可能是通过调控DNA修复机制和泛素化相关过程以修复受损DNA并降解损伤过重的DNA;（5）结构域分析发现VdCmr1的C2H2结构域、Zn（Ⅱ）2-Cys6结构域和MHR结构域均参与胁迫应答。上述研究结果阐明了黑色素合成关键调节因子VdCmr1响应高温胁迫和紫外辐射的调控机制,结果扩展了对丝状真菌中Cmr1型转录因子同源基因调控机制的认识。揭示黑色素合成调控及其保护机制将有助于筛选有效真菌靶标位点,进而获得更有效地控制病害的方法。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1. 引言
  •   1.1. 大丽轮枝菌分类与寄主范围
  •     1.1.1. 大丽轮枝菌的分类
  •     1.1.2. 大丽轮枝菌的寄主范围和病害特征
  •   1.2. 大丽轮枝菌微菌核的形成机制研究
  •   1.3. 大丽轮枝菌黑色素的合成
  •   1.4. 微菌核与黑色素
  •   1.5. 真菌响应非生物胁迫的应答机制
  •   1.6. 本研究的目的和意义
  •   1.7. 本研究的主要内容
  •   1.8. 本研究的技术路线
  • 2. 材料与方法
  •   2.1. 大丽轮枝菌菌株和生长条件
  •   2.2. 高温处理和紫外处理
  •   2.3. 转录组样品提取与数据分析
  •     2.3.1. RNA提取和实时荧光定量PCR
  •     2.3.2. 转录组样品质量检测
  •     2.3.3. GO分析和KEGG分析
  •     2.3.4. 基因共表达网络分析
  •   2.4. 蛋白组样品提取与数据分析
  •     2.4.1. 蛋白提取
  •     2.4.2. 蛋白质检
  •     2.4.3. 蛋白样品处理
  •     2.4.4. 液相色谱-质谱联用分析
  •     2.4.5. 蛋白质注释
  •     2.4.6. 基因本体分析,富集和途径分析
  •   2.5. 丙酮酸含量测定
  •   2.6. 大丽轮枝菌VdCmr1的结构域缺失突变体的获得
  •     2.6.1. DNA提取
  •     2.6.2. 聚合酶链式反应
  •       2.6.2.1. 普通PCR
  •       2.6.2.2. 融合PCR
  •     2.6.3. VdCmr1的结构域缺失载体的构建
  •     2.6.4. PEG介导的原生质体转化
  •     2.6.5. 突变体验证
  • 3. 结果
  •   3.1. 转录因子VdCmr1影响黑色素的合成
  •   3.2. 高温或紫外诱导黑色素合成相关基因VdCmr1表达
  •   3.3. 转录组测序样品和蛋白组测序样品的质量检测
  •   3.4. 转录组测序和蛋白组测序结果概况
  •     3.4.1. 转录组测序结果概况
  •     3.4.2. 蛋白组测序结果概况
  •   3.5. VdCmr1响应高温胁迫和紫外胁迫共有的调节机制
  •     3.5.1. 一个可能的VdCmr1依赖的基因簇
  •     3.5.2. VdCmr1介导紫外胁迫和高温胁迫下参与丙酮酸代谢的基因的表达
  •   3.6. VdCmr1响应高温胁迫的调节机制
  •     3.6.1. 大丽轮枝菌进入滞育期以应对高温胁迫
  •     3.6.2. VdCmr1可以应对由高温胁迫引起的蛋白质错误折叠和变性风险的增加
  •   3.7. VdCmr1缺失降低了紫外辐射下的DNA修复能力
  •   3.8. 两个差异表达蛋白的基因突变体在胁迫下的反应
  •   3.9. VdCmr1结构域缺失突变体的获得与功能研究
  •     3.9.1. VdCmr1结构域敲除载体的构建和突变体的验证
  •     3.9.2. VdCmr1结构域缺失突变体的表型分析
  • 4. 结论
  • 5. 讨论
  •   5.1. 可能的VdCmr1依赖性次级代谢基因簇的发现
  •   5.2. 丙酮酸代谢途径的调节
  •   5.3. VdCmr1响应高温胁迫的调节机制
  •   5.4. VdCmr1响应紫外胁迫的调节机制
  •   5.5. VdCmr1结构域功能研究
  • 6. 展望
  • 参考文献
  • 附录A 本研究所用引物列表
  • 附录B 主要培养基配方及试剂
  • 附录C 高温应激后与丙酮酸代谢相关基因的表达数据
  • 附录D 紫外照射后与丙酮酸代谢相关基因的表达数据
  • 附录E 高温应激后糖酵解/糖异生和三羧酸循环中差异蛋白表达情况
  • 附录F 紫外照射后糖酵解/糖异生和三羧酸循环中的差异蛋白表达
  • 附录G 高温应激后代谢过程的基因表达数据
  • 附录H 英文名词缩写及解释
  • 个人简介
  • 导师简介
  • 获得成果目录
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 方誉琳

    导师: 王永林

    关键词: 大丽轮枝菌,高温胁迫,紫外胁迫,黑色素

    来源: 北京林业大学

    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: 北京林业大学

    基金: 国家十三五重点研发计划(2018YFD0600200),国家自然基金项目(31570636)

    分类号: S432.44

    DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000333

    总页数: 73

    文件大小: 5485K

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