一、立题意义与目的
樟疫霉(Phytophthora cinnamomi)属于卵菌门(Oomycota)、卵菌纲(Oo.mycetes)、霜霉目(Peronosporales)、腐霉科(Pythia-ceae)、疫霉属(Phytophthora),可侵染樟属植物引起根部腐烂以及枝干溃疡等病害,会对樟属植物造成毁灭性打击。在中国,樟疫霉还可以危害雪松,造成雪松疫霉腐烂病。据报道,樟疫霉已经造成澳大利亚西南地区森林发生结构和植物种群变化,已经严重威胁到当地自然生态系统以及生物多样性。樟疫霉广泛分布于美洲、欧洲 以及东亚、南亚和大洋洲等地区,可侵染包括林木 以及农作物在内的超过 3000 多种植物,是森林病害防治的重要病原菌之一(韩长志,2012)[1]。
除了樟疫霉,卵菌还包括多种其它病原菌,因为常规的真菌杀菌剂对卵菌往往无效,无毒基因进化较快使得抗病育种难以长时间的应用等原因,使得生产上卵菌病害较难防治。有鉴于此,了解卵菌侵染的分子机制及其同植物的互作机理能为防治该类病害奠定理论基础。随着分子生物学技术以及基因组学的发展,特别是疫霉属中樟疫霉、致病疫霉(Phytophthora infestans)、大豆疫霉(Phyto-phthora sojae)以及橡树疫霉(Phytophthora rctmorllfn)等病原菌全基因组序列的释放,极大地促进了疫霉菌的研究(刘廷利,2010)。
本研究利用生物信息学,根据其余物种已被报道的大量效应子的序列,对樟疫霉的全基因数据库进行同源性搜索,同事对其生物信息学功能进行预测,由此挖掘出200多个RXLR候选效应子基因。本研究借助农杆菌介导的PVX病毒表达系统,对樟疫霉中RXLR效应子Avh27和Avh28的生物学功能进行了初步的功能分析[2]。
在本化烟上瞬时表达这两个樟疫霉RXLR家族效应子,并验证了其是否对老鼠细胞凋亡前体蛋白bax或者激发了INFI引起的植物细胞死亡,具有抑制作用,或者能够激发植物的免疫反应。同时进一步系统比较分析,W-motif所含氨基酸与抑制Bax出发的PCD(BT-PCD)之间的关系,鉴定了与之相关的氨基酸位点,从而对了解寄主与樟疫霉在分子水平上分子互作机理产生重要意义。
樟疫霉→在培养基上菌落棉絮状,气生菌丝中等到繁茂,边缘不明显。菌丝较直,粗3-7mm,具大量菌丝膨大体,初期多为不规则或珊瑚形,后期多变为球形,顶生或侧生,单生或簇生,直径18-36(平均26.5)mm,在固体培养基上球形的菌丝膨大体占优势。
- 文献综述
2.1 樟疫霉的相关研究进展
樟疫霉(Phytophthora cinnamomi)又称褐疫霉、肉桂疫毒,属于卵菌纲(Oo.mycetes)、霜霉日(Peronosporales)、腐霉科Pythia-ceae)、疫霉属(Phytophthora)中的一种藻菌,可引起林木或农作物腐烂枯死。澳大利亚、美国、日本、英国、马来西亚以及我国的台湾省等热带和亚热带地区均有分布,在国外是一种常见病害。可侵染按树、山茶、樟树、栗、金鸡纳树、石楠、橡、杉、柏、松等林木,梨、桃、李、菠萝等果树及瓜、椒等农作物达9百多种,是植病中一种重要病原菌(黄世钰,1984)。随着分子生物学技术以及基因组学的发展,特别是疫霉属中致病疫霉(Phytophthora infestans)、大豆疫霉(Phyto-phthora sojae)以及橡树疫霉(Phytophthora rctmorllfn)等病原菌全基因组序列的释放,极大地促进了疫霉菌的研究(Anderson et al.2010; Hardham et al.2005)[5]。
对樟疫霉基因功能的研究多集中在找寻其致病基因和抗性基冈两方面,前者基于对疫霉属病原菌的致病因子是细胞壁降解酶的认识,而后者则是基于亚磷酸盐可以抑制樟疫霉的认识。具体而言,在樟疫霉的致病基因研究方面,细胞壁降解酶一般包括果胶降解酶和多聚半乳糖醛 酸酶(PG),目前认为樟疫霉中至少具有17个不同的PG基因,推测其在寄主侵入过程中具有特殊的作用,这也可能是樟疫霉寄主广泛的原因所在。同时,研究发现,卵菌的细胞壁多由(B一葡聚糖和 纤维素所组成,这蝗物质的合成对于卵菌的形态形成以及生长具有罩要的作片。在樟疫霉的抗性基凶研究方面,尽管有亚磷酸盐对樟疫霉具有抑制作用的报道,但其机理尚不清楚。研究发现,在拟南芥中,无机磷酸盐町以通过一个特殊的microRNA(miR399)来抑制泛素连接 酶,而泛素连接酶基因(Ubc)的表达情况则会影响 到磷酸盐在植物各部分之间的分布情况。同时,在酿酒酵母以及石莼 (Ulva laetuea)中发现,亚磷酸盐具有抑制无机磷 酸盐作用的相关信号通路[6]。然而,对于亚磷酸盐是否通过作用无机磷酸盐而抑制樟疫霉的机制尚不清楚。因此,Microarray的方法对经亚磷酸盐处理的樟疫霉进行基因表达分析,结果表明 从超过9 000个eDNA转录子中筛选得到处于变化为两倍以上表达量的72个基因,其中,32个基因处于2到16倍的上调表达,其余40个基因处于2到3.5倍的下调表达。进一步研究还发现,使用亚磷酸盐处理樟疫霉的菌丝,其编码纤维索合成酶I基因(CESI)的转录水平受到抑制,CESI基因下 调表达表明亚磷酸盐可能干扰细胞壁组分的合成,从而影响细胞壁的网络组成以及分子跨细胞壁转运的功能。
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