【摘要】：金龜子綠僵菌一直被定位為昆蟲病原真菌,并作為生物農(nóng)藥去防治田間害蟲,在防治花生地下害蟲蠐螬有明顯效果。近年發(fā)現(xiàn),綠僵菌能促進(jìn)植物根生長(zhǎng),在根內(nèi)宿存,是一種互惠共生關(guān)系。如果能很好地理解植物如何響應(yīng)有益的綠僵菌,將可充分利用和促進(jìn)共生建立,達(dá)到防控蟲害和促進(jìn)植物生長(zhǎng)的雙重效果。為了探討綠僵菌作為內(nèi)生菌與植物互作的分子機(jī)制,本文以綠僵菌和致病性尖孢鐮刀菌對(duì)比處理,通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析和相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄及蛋白水平的表達(dá)分析,探討綠僵菌誘導(dǎo)宿主植物建立共生的機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:1.金龜子綠僵菌和尖孢鐮刀菌處理的花生根轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析。兩種真菌處理花生根后,得到203個(gè)差異基因,其中免疫反應(yīng)相關(guān)基因表達(dá)受到兩種真菌抑制,以便成功地完成侵染過程;尖孢鐮刀菌誘導(dǎo)一些防御基因的表達(dá),例如抗病轉(zhuǎn)錄因子、JA介導(dǎo)的免疫反應(yīng);綠僵菌則未見防御基因明顯表達(dá)上調(diào),反而存在一些有利于植物生長(zhǎng)的途徑,例如糖、氮和脂代謝相關(guān)的基因上調(diào)表達(dá)。從而初步推斷了有益菌和病原菌與植物相互作用的分子機(jī)理的共通性和差異性。2.花生根-綠僵菌互作相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄及蛋白水平的表達(dá)分析。根據(jù)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),篩選得到28個(gè)植物-菌互作相關(guān)的候選基因,利用RT-q PCR和PRM技術(shù)分別檢測(cè)了這些基因轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平的相對(duì)表達(dá)量。結(jié)果表明,兩種真菌處理的花生根中識(shí)別受體、MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng)、免疫相關(guān)的基因下調(diào)表達(dá),且鐮刀菌的抑制程度更強(qiáng);而綠僵菌可以特異性地誘導(dǎo)利于植物生長(zhǎng)發(fā)育和共生相關(guān)的基因上調(diào)表達(dá)。因此微生物為了成功地侵染植物,可以主動(dòng)抑制寄主植物的免疫反應(yīng),同時(shí)綠僵菌還可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)和發(fā)育,且可能激活了共生識(shí)別信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。3.金龜子綠僵菌粘附素Mad1基因克隆及表達(dá)分析。以金龜子綠僵菌c DNA為模板克隆了Mad1基因,經(jīng)測(cè)序并進(jìn)行NCBI比對(duì)分析,該序列具有完整的開放閱讀框?yàn)?136bp,并且編碼711個(gè)氨基酸,該蛋白的理論分子量為74.8KD。構(gòu)建了Mad1重組表達(dá)載體,通過畢赤酵母真核表達(dá)系統(tǒng),得到了純化后Mad1蛋白,體外處理花生根組織后表明,Mad1可誘導(dǎo)花生根防御相關(guān)的基因表達(dá)下調(diào),促使免疫反應(yīng)受到抑制,證明了粘附素Mad1參與了誘導(dǎo)抑制植物免疫反應(yīng),是啟動(dòng)綠僵菌與植物建立共生關(guān)系的開端。本研究初步揭示了綠僵菌與植物互作時(shí),通過抑制寄主植物免疫,促進(jìn)共生關(guān)系建立的協(xié)同調(diào)控機(jī)制,為進(jìn)一步探索綠僵菌環(huán)境宿存機(jī)理、指導(dǎo)促進(jìn)綠僵菌種群增殖提供理論支撐。
【圖文】：

相對(duì)根瘤菌的共生互作，AM真菌共生出現(xiàn)的時(shí)間更早。研究表明，共生菌根形成可分為AM真菌接觸植物根之前和接觸之后共生階段，通過最初信號(hào)分子相互識(shí)別，孢子萌發(fā)，在根表皮形成附著枝（appressoria），最后在植物內(nèi)皮層形成叢枝，如圖1.1（Gutjahr et al., 2013）。目前，

促使定植或共生形成。因此，啟動(dòng)重新編程是植物應(yīng)對(duì)有益菌和病害菌機(jī)制的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。1.3.2 植物對(duì)病原微生物的免疫作用植物為了抵抗外來病原物的侵染，自身逐漸形成了包括兩個(gè)層面自我保護(hù)機(jī)制，如圖1.2（Wirthmueller et al., 2013）。首先，植物細(xì)胞表面的分子模式識(shí)別受體（pattern-recognition receptors,PRRs）對(duì)病原菌或者微生物的分子模式（pathogen/microbe-associated molecular patterns, PAMPs）進(jìn)行識(shí)別，，例如細(xì)菌鞭毛蛋白（flagellin）、延伸因子（EF-Tu）、幾丁質(zhì)（chitins）、脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）、真菌的葡聚糖（glucans）等，進(jìn)而啟動(dòng)病原菌的分子模式觸發(fā)的免疫反應(yīng)（PAMP-triggered immunity, PTI），包括防御激素的生物合成，活性氧（reactive oxygen species,ROS）爆發(fā)，氣孔關(guān)閉，防御相關(guān)基因的表達(dá)，植物抗毒素產(chǎn)生，超敏（hypersensitive response, HR）
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S476.12

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2616522