【摘要】：植物分泌次生代謝產(chǎn)物作為防御物質(zhì),抵御微生物、昆蟲以及動物等侵害。植物病原菌在長期侵染植物的同時,逐漸進化出了相應(yīng)的機制來解除次生代謝產(chǎn)物的毒性,這使得植物與病原菌間的互作過程錯綜復(fù)雜。人參皂苷是人參分泌的一類次生代謝產(chǎn)物,但未能抵御某些人參病原菌的入侵。其中,人參銹腐病是人參種植區(qū)分布較廣,并且發(fā)病時間較長的一種病害。本文以人參皂苷和人參銹腐病菌為研究對象,探討兩者間的相互作用及作用機制。研究菌種的選擇:對四株從不同種植區(qū)病參上分離得到的人參銹腐病菌進行菌種鑒定和比較,發(fā)現(xiàn)四株真菌均為柱孢屬真菌,但不屬于同一個種。選用人參根總皂苷中含量最高的Rb1作為反應(yīng)底物檢測四株真菌轉(zhuǎn)化皂苷的能力,發(fā)現(xiàn)四株真菌都能夠轉(zhuǎn)化人參皂苷Rb1,但代謝途徑不同。菌種sp.1和sp.3的代謝路徑為Rb1→G-XVII→F2,但菌種sp.3酶解出的G-XVII量極少;菌種sp.2和sp.4除了能水解出G-XVII外,還能夠代謝出少量的Rd,代謝路徑為Rb1→G-XVII/Rd→F2。植物病原菌通過分泌糖苷酶降解皂苷的毒性,菌種sp.1酶解Rb1時只生成一種中間產(chǎn)物G-XVII,且代謝出的G-XVII量最多,推測其分泌的胞外糖苷酶活力相對較高,有利于通過分離純化獲得單一的糖苷酶,因此選用菌種sp.1作為后續(xù)的研究對象。經(jīng)鑒定,菌種sp.1為毀滅柱孢菌。通過研究毀滅柱孢菌的糖苷酶探討皂苷的酶促降解與毀滅柱孢菌致病性的關(guān)系。用超濾、硫酸銨沉淀、陰離子吸附層析和分子篩層析等方法分離毀滅柱孢菌發(fā)酵液中的糖苷酶,結(jié)果發(fā)現(xiàn)毀滅柱孢菌分泌的糖苷酶行使β-1,2-葡萄糖苷酶活性時需要輔酶的參與,在輔酶存在的情況下Rb1的酶解產(chǎn)物為G-XVII。由于無法通過分離得到毀滅柱孢菌中能夠酶解皂苷的全酶,因此從天然皂苷及其酶解產(chǎn)物對真菌生長的影響來研究糖苷酶在毀滅柱孢菌侵染人參時發(fā)揮的作用。用瓊脂稀釋法測定一株人參病原菌(毀滅柱孢菌)和四株非人參病原菌(玉米穗腐病菌、玉米大斑病菌、大豆疫霉根腐病菌和水稻稻瘟病菌)對人參根總皂苷、根皂苷中含量最高的六種單體皂苷(Rb1、Rb2、Rc、Rd、Re和Rg1)及其代謝產(chǎn)物的敏感性。對毀滅柱孢菌來說,人參根總皂苷、二醇型皂苷單體Rb1和Rb2能夠明顯地刺激菌絲的生長,但他們的代謝產(chǎn)物卻對菌絲的生長表現(xiàn)出明顯的抑制作用。三醇型皂苷單體能夠微弱地抑制毀滅柱孢菌的生長。但天然皂苷和皂苷的酶解產(chǎn)物都能抑制非人參病原菌的生長,且酶解產(chǎn)物的抑制能力更強。實驗還發(fā)現(xiàn),無論是人參病原菌還是非人參病原菌都能夠分泌降解二醇型皂苷的胞外糖苷酶。以上的結(jié)果都能說明毀滅柱孢菌對皂苷的酶解能力與致病性無關(guān)。以膜甾醇為靶點研究毀滅柱孢菌是否由于缺乏甾醇導(dǎo)致皂苷無法插入其細(xì)胞膜使細(xì)胞破裂。經(jīng)鑒定,毀滅柱孢菌的細(xì)胞膜上主要含有四種甾醇,其中麥角甾醇的含量最高。這表明,毀滅柱孢菌并非由于缺乏膜甾醇使皂苷無法表現(xiàn)出抑菌活性。分別用麥角甾醇構(gòu)建脂質(zhì)體、用毀滅柱孢菌的脂質(zhì)構(gòu)建模擬細(xì)胞膜并制備毀滅柱孢菌的原生質(zhì)體,從不同層面研究皂苷與毀滅柱孢菌膜甾醇的相互作用。皂苷對脂質(zhì)體和模擬細(xì)胞膜的作用基本相同,人參二醇型皂苷Rb1可以與甾醇形成復(fù)合物破壞脂質(zhì)體和模擬細(xì)胞膜的完整性,而三醇型皂苷Re不能與甾醇結(jié)合。對原生質(zhì)體而言,雖然人參根總皂苷和單體皂苷都能夠破壞毀滅柱孢菌的原生質(zhì)體,但不同皂苷對原生質(zhì)體的作用趨勢并不相同,隨著皂苷濃度的增加,人參根總皂苷和二醇型皂苷Rb1對原生質(zhì)體的毒害作用逐漸減弱,但三醇型皂苷Re、Rg1以及Rb1的代謝產(chǎn)物G-XVII和F2對原生質(zhì)體的毒害作用卻明顯增加。這種作用趨勢與皂苷對毀滅柱孢菌菌落生長的作用趨勢一致。人參皂苷對原生質(zhì)體的作用與對膜甾醇的作用并不相同,推測毀滅柱孢菌細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)還存在其他能夠識別皂苷并與皂苷作用的物質(zhì)。通過對毀滅柱孢菌進行全基因測序,從基因組水平篩選可能識別皂苷的物質(zhì)。毀滅柱孢菌基因組的大小為60.4 M,GC含量為51.8%。通過生物信息學(xué)預(yù)測,獲得了可能識別皂苷的2095個跨膜蛋白、455個典型分泌蛋白、3403個非經(jīng)典分泌蛋白和170個毒性效應(yīng)因子,為后續(xù)深入研究毀滅柱孢菌與人參的互作網(wǎng)絡(luò)信號通路奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S435.675
【圖文】：

原菌互作時則會啟動水楊酸信號傳導(dǎo)途徑[11]。1.1.2 植物與病原真菌的互作模型在植物與病原菌長時間共同進化的過程中，形成了非常復(fù)雜的互作機制，多植物和病原菌互作的模型先后被提出。1947 年，F(xiàn)lor 通過研究亞麻和亞麻銹菌小種的特異抗性，提出了基因?qū)僬f（Gene-for-Gene Hypothesis）。寄主植物含感病基因（r）和抗病基因（R），時病原菌含毒性基因（Vir）和無毒基因（avr）。只有當(dāng)含抗病基因的寄主與無毒基因的病原菌互相作用時，寄主才能表現(xiàn)出抗病性，其他的情況都能使寄感�。▓D 1-1）[12,13]。此假說已經(jīng)在幾十種不同的植物與其病原菌的關(guān)系中被實。

1-2 植物抗病性識別與表達的受體-配體模型[ Receptor-ligand model for the recognition and exof plant disease resistance[15]

3的警戒假說[16]。紅色：“警衛(wèi)”分子，灰色：植R，藍色：靶蛋白，橘色：疾病 III 型效應(yīng)因子rd hypothesis for R-protein function[16]. Red: guaB-LRR, blue: target protein, orange: type 3 effectnes 和 Dangl 提出了鋸齒模型（Zigzag Model）程可以分為四個階段：首先，植物通過病原菌tors, PRRs）感知微生物相關(guān)分子模式或病原ated molecular patterns, MAMPs; pathogen-as，觸發(fā) PAMPs 引起的免疫反應(yīng)（PAMP-triggere

【參考文獻】

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1 匙坤;雷鋒杰;許永華;劉芳芳;楊鶴;張愛華;張連學(xué);;根腐菌和銹腐菌對人參總皂苷的化學(xué)趨向性響應(yīng)研究[J];中草藥;2016年05期

2 匙坤;許永華;雷鋒杰;尹敏晶;王壯;張愛華;張連學(xué);;人參灰霉菌和人參黑斑菌對人參總皂苷的化學(xué)趨向性響應(yīng)研究[J];中國中藥雜志;2015年19期

3 孫卓;楊利民;;人參銹腐病生防細(xì)菌的篩選及鑒定[J];中國生物防治學(xué)報;2015年04期

4 王琴;金若忠;云麗麗;王建軍;姜旭;馬冬菁;白玉芬;;人參銹腐病發(fā)生情況和病原研究[J];遼寧林業(yè)科技;2014年03期

5 韓長志;;全基因組預(yù)測禾谷炭疽菌的分泌蛋白[J];生物技術(shù);2014年02期

6 趙雪淞;杜秀麗;高娟;;人參銹腐病菌毀滅柱孢菌酶促降解人參皂苷研究[J];中國生物防治學(xué)報;2012年04期

7 宋成程;趙雪淞;杜秀麗;付玲;董帥;劉文愛;臺桂花;;毀滅柱孢菌中一種人參皂苷Rb_1水解酶的純化及酶學(xué)性質(zhì)研究[J];微生物學(xué)雜志;2011年05期

8 趙雪淞;劉民;馬丹丹;孔濤;;皂苷與植物病原真菌相互關(guān)系研究進展[J];中國生物防治學(xué)報;2011年03期

9 張云怡;曾令兵;郭曉奎;趙國屏;;細(xì)菌趨化過程中信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)研究[J];中國微生態(tài)學(xué)雜志;2011年01期

10 曹永軍;程萍;喻國輝;黎永堅;楊紫紅;周林;;利用ITS1和ITS4通用引物擴增香蕉枯萎病菌核酸片段鑒定其生理小種[J];熱帶作物學(xué)報;2010年07期

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1 華辰雷;鄭小波;王源超;;大豆疫霉G蛋白α亞基調(diào)控游動孢子對大豆異黃酮的趨化性[A];中國植物病理學(xué)會2008年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

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1 唐文婷;基于肽—膜相互作用的模擬細(xì)胞膜法篩選抗菌肽的研究[D];江南大學(xué);2014年

2 張鴻雁;人參連作根系病害發(fā)生的微生態(tài)機制及放線菌修復(fù)研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2014年

3 曹友志;楊樹黑斑病病原—楊生褐盤二孢菌分泌蛋白及效應(yīng)因子研究[D];南京林業(yè)大學(xué);2012年

4 秦啟龍;深海沉積物細(xì)菌和絲狀真菌的基因組學(xué)研究[D];山東大學(xué);2010年

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1 嚴(yán)雪瑞;人參西洋參銹腐病菌比較生物學(xué)研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2002年

本文編號：2749870