大丽轮枝菌果胶裂解酶VdPEL1诱导植物免疫和致病性的功能分析

论文摘要

大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）是一种寄主广泛的土传性植物病原真菌,可引发植物黄萎病。在大丽轮枝菌侵染植物过程中,会分泌大量的细胞壁降解酶,破坏植物细胞壁结构从而促进侵染。同时,植物可以特异性识别植物细胞壁降解酶,激活自身的免疫反应,抵御病原菌的入侵。对大丽轮枝菌细胞壁降解酶的深入研究,有助于了解其致病性和诱导植物抗病性的机理,从而为黄萎病防治提供见解与思路。本研究从大丽轮枝菌中分离鉴定出一个果胶裂解酶VdPEL1,可以作为毒力因子,在大丽轮枝菌致病性中发挥作用,同时VdPEL1能够诱导植物免疫反应,增强植物抗病性。本研究中获得以下结果:1.VdPEL1在大丽轮枝菌侵染植物过程中发挥作用通过参考V.dahliae Vd991菌株侵染棉花早期的分泌组学数据,鉴定到一个分泌的果胶裂解酶,命名为VdPEL1。qPCR数据分析结果显示,在大丽轮枝菌Vd991侵染棉花和烟草植株的早期,VdPEL1基因被显著诱导表达,说明VdPEL1可能参与了侵染过程。通过基因敲除获得了两个大丽轮枝菌VdPEL1基因缺失突变体菌株?VdPEL1-1和?VdPEL1-2。与野生型菌株相比,?VdPEL1-1和?VdPEL1-2表现出正常的生长表型。致病性检测结果显示,缺失突变体菌株相比于野生型菌株,其致病力显著下降,而VdPEL1基因缺失突变体回补菌株EC-1和EC-2则恢复了与野生型菌株相似的致病性。2.VdPEL1蛋白真核表达与酶活性检测成功构建VdPEL1真核表达载体pPICZaA-VdPEL1,转化毕赤酵母感受态细胞,通过诱导表达和纯化后得到了高纯度和浓度的重组蛋白。SDS-PAGE检测结果显示VdPEL1重组蛋白大小为30 kDa。纯化后的VdPEL1蛋白具有果胶裂解酶活性,且其酶活性受温度,Ca2+浓度和pH影响。3.VdPEL1诱导植物细胞坏死反应VdPEL1可以诱导烟草产生细胞坏死反应,其最低作用浓度为0.3μM。同时VdPEL1可以诱导多种植物的细胞坏死反应,包括:番茄,大豆和棉花。瞬时表达VdPEL1也可以诱导植物的细胞坏死反应,且VdPEL1瞬时表达诱导植物细胞坏死的能力需要其信号肽。VdPEL1诱导植物细胞坏死反应的能力依赖其果胶裂解酶活性,VdPEL1REC（无果胶裂解酶活性的VdPEL1）不能诱导植物产生细胞坏死反应。4.VdPEL1诱导植物产生抗病性VdPEL1诱导植物产生PTI反应,包括:ROS和胼胝质的积累,电解质渗漏,以及植物防御相关基因的上调表达。此外,VdPEL1可以增强植物的抗病性,烟草叶片注射VdPEL1后,对灰霉菌和大丽轮枝菌抗性显著增强,VdPEL1处理过的棉花植株相比于PEVC和VdPEL1REC处理过的棉花植株,接种大丽轮枝菌后,显著减轻了黄萎病症状。

论文目录

摘要

abstract

第一章引言

1.1 植物黄萎病研究进展

1.1.1 植物黄萎病概况及其危害

1.1.2 大丽轮枝菌致病机制

1.1.3 大丽轮枝菌致病相关基因研究

1.2 植物免疫系统研究进展

1.2.1 PTI

1.2.2 ETI

1.2.3 植物的系统诱导抗病性

1.2.4 系统诱导抗病性的信号传递

1.3 植物细胞壁降解酶

1.4 研究目的及意义

第二章大丽轮枝菌果胶裂解酶VdPEL1 的致病性分析

2.1 实验材料

2.1.1 菌株与植物材料

2.1.2 实验试剂和仪器

2.1.3 培养基与试剂配方

2.2 实验方法

2.2.1大丽轮枝菌侵染实验

2.2.2 VdPEL1 基因的转录分析

2.2.3 大丽轮枝菌VdPEL1 基因敲除

2.2.4 大丽轮枝菌VdPEL1 基因回补

2.2.5 大丽轮枝菌生长发育表型分析

2.2.6 大丽轮枝菌致病性分析

2.3 实验结果与分析

2.3.1 VdPEL1 转录模式分析

2.3.2 大丽轮枝菌VdPEL1 基因敲除与回补菌株获得

2.3.3 VdPEL1 基因缺失菌株生长发育表型鉴定

2.3.4 VdPEL1 基因突变体菌株致病性测定

2.4 本章小结与讨论

第三章 VdPEL1 的真核表达及酶活性检测

3.1 实验材料

3.1.1 菌株与质粒材料

3.1.2 实验试剂和仪器

3.1.3 培养基及试剂配方

3.2 实验方法

3.2.1 VdPEL1 真核表达载体的构建

3.2.2 真核表达质粒转化毕赤酵母

3.2.3 VdPEL1 蛋白果胶裂解酶活性检测

3.3 结果与分析

3.3.1 VdPEL1 真核表达

3.3.2 VdPEL1 酶活性分析

3.4 本章小结与讨论

第四章 VdPEL1 诱导植物细胞坏死反应

4.1 实验材料

4.1.1 植物材料

4.1.2 实验试剂和仪器

4.1.3 试剂配方

4.2 实验方法

4.3 结果与分析

4.3.1 VdPEL1 诱导植物细胞坏死反应

4.3.2 瞬时表达VdPEL1 诱导植物细胞坏死需要其信号肽

4.3.3 VdPEL1 诱导植物细胞坏死依赖其果胶裂解酶活性

4.4 本章小结与讨论

第五章 VdPEL1 诱导植物抗病性

5.1 实验材料

5.1.1 植物及菌株

5.1.2 实验试剂和仪器

5.1.3 培养基与试剂配方

5.2 实验方法

5.3 实验结果与分析

5.3.1 VdPEL1 诱导植物PTI反应

5.3.2 VdPEL1 诱导植物产生抗病性

5.4 本章小结与讨论

第六章全文结论

参考文献

致谢

作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨远坤

导师: 邱德文

关键词: 大丽轮枝菌,果胶裂解酶,植物抗病性,致病性

来源: 中国农业科学院

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: 中国农业科学院

基金: 国家自然科学基金(31701782和31371984)

分类号: S432.44

总页数: 66

文件大小: 10574K

下载量: 203

大丽轮枝菌果胶裂解酶VdPEL1诱导植物免疫和致病性的功能分析

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢