马铃薯晚疫病菌新型胞间效应分子pc2诱导植物免疫反应的初步研究

致病疫霉侵染马铃薯等茄科作物引发的晚疫病是全球农业生产中的毁灭性病害之一。在19世纪40年代的欧洲,马铃薯晚疫病成为1845年爱尔兰和1846年英国苏格兰北部地区马铃薯饥馑的罪魁祸首。基于病原菌效应分子在寄主内的靶标位置,可以将效应分子分为胞间效应分子和胞内效应分子。根据这种特性早期的研究已经在卵菌中鉴定出一系列的卵菌外泌蛋白 (Kamoun et al.,2006) 。卵菌会导致毁灭性的植物病害,造成严重的全球经济损失,然而,对于这类病原物的致病分子机制,我们还不是很了解。探究它们调控植物免疫防卫反应以及促进自身侵染的机理具有重要的意义。反过来,这也有助于理解病原菌是如何在它们的寄主植物上进行定殖和再生的。因此,理解卵菌效应分子动向能够揭示致病机制的关键,并且能进一步从较新颖的角度阐明植物的防卫机制。在此之前,实验者所在课题组已经通过大规模的筛选,鉴定出一种胞间效应分子PC2,这种效应分子能够在本氏烟以及番茄上引起过敏反应。本实验筛选到PC2引起免疫反应所需的部分通路途径,不但拓展了对致病疫霉胞间效应分子的认知,而且为农作物抗疫病提供了线索和思路。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words2
引言2
1.材料与方法 6
2 结果与分析 8
2.1 通过检测植物的HRexpression反应进行形态学比较 9
2.2 PC2 Induction 9
2.3 Gene Expression ForTranscript profiles PR1 and RbohB 10
2.4 VIGS for TRV constructs 11
2.5 HR Index for expression of PC2 and INF1 12
2.6 qRTPCR analysis of MAPKKKξ, BAK1 and BIK1 13
2.7 Western Blot analyis for protein expression of PC2 14
3 讨论 14
4 总结 14
致谢 15
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nces 16
Fig.1 The pictures show the degree to which HR has occurred on the leaf area being marked and it ranges from 0 to 5. At most with 5 it is quite evident that cell death has occurred to the greatest extent. 1 to 4 shows a small amount of reaction occurring and 0 there is clearly none occurring. 9
Fig.2 The apoplastic effector PC2 induce HR in N. benthamiana. When the Histag or HAtag was added at the Cterminal the function of PC2 has not been influenced. 10
Fig.3 qRTPCR analyses of PC2induced defence relater genes expression. 11
Fig.4 MAPKKKξ, BAK1, BIK1 is required for PC2triggered cell death in N. benthamiana. N. benthamiana plants were subjected to VIGS by inoculation with TRV constructs (TRV:GFP or TRV: MAPKKKξ,TRV:NbBAK1, TRV:BIK1). Three weeks after inoculation, INF1, GFP and PC2 were transiently expressed in the genesilenced leaves and then leaves were photographed 5 d later. The experiment was performed five times with five plants for each TRV construct. 12
Fig.5 HR index was established after the PC2 and INF1 was transiently expressed 4 days later. 13
Fig.6 N. benthamiana MAPKKKξ, BAK1, BIK1 expression levels after VIGS treatment determined by qRTPCR analysis. Actin was used as an endogenous control. 13
Fig.7 Protein expression of PC2 in genesilenced leaves. Samples were collected at 2 dpi for Western blot analyses. 14
马铃薯晚疫病菌新型胞间效应分子PC2诱导植物免疫反应的初步研究
引言
引言
正文:
致病疫霉由Anton deBry命名,该命名来源于希腊语,Phyto意为植物,phthora意为破坏者。致病疫霉属于卵菌家族,一种有时被称为水霉菌(与褐藻具有近缘关系)的生物群体。其菌丝透明多核,几乎无隔膜,核内染色体数为二倍体(Schumann and D’Arcy 2000)。马铃薯以及番茄上的晚疫病是由类真菌卵菌病原物致病疫霉引起的,该病是造成十九世纪中期爱尔兰马铃薯饥馑的主要原因。致病疫霉能够侵染并破坏马铃薯和番茄叶片,茎秆以及马铃薯块茎和番茄果实。在爱尔兰出现马铃薯晚疫病之前,该病就已经在十九世纪四十年代的美国东北部严重流行。它同样也是第一种被证明的由微生物造成的植物病害,对该病害的研究进而导致了植物病理学的诞生(Schumann and D,Arcy 2000)。
致病疫霉的生物学特征
致病疫霉的无性生活史以交替出现的菌丝生长,孢子形成,孢子囊产生(通过游动孢子释放或者直接产生,芽管由孢子囊产生)以及菌丝扩展为特征。致病疫霉也存在有性生殖阶段,这种生殖方式只在两种不同交配型(A1和A2)的菌落同时存在的情况下才会出现。激素交流导致有性孢子的产生,这种有性孢子叫做游动孢子 (Hajianfar 2014)。不同类型的孢子在致病疫霉传播以及存活的过程中具有不同的作用。孢子囊随风或水传播,并借风力或水力在不同的寄主植物之间移动。孢子囊释放游动孢子,游动孢子双鞭毛并且具有趋化性,这些特性能够使致病疫霉在叶片表面或土壤里的水膜上进一步移动。孢子囊和游动孢子都是短期存在的,与此相反,卵孢子却能在多年之内依旧保持侵染活力。
致病疫霉在缺乏寄主植物的情况下很难存活(Heath 2000)。在大多数情况下,菌丝和无性孢子囊只能在很短的时期内存活于植物残骸或者土壤之中,并且很容易被霜冻或者高温天气所杀灭,然而卵孢子或者块茎中的菌丝却能避免这种情况。存在于块茎中的有活力的病原菌,比如说上年收获后残留在田里的薯块或者剔掉的薯块疮疤,存在于这些块茎中的病原菌是病害防控的主要问题 (Pearson G, Robinson F, Beers Gibson T, Xu BE, Karandikar M, Berman K, Cobb MH, 2001)。特别是,一些自播植物从受侵染块茎中萌发被认为是生长季节之初主要的侵染源。并且这种侵染源会给整个生长季节的全部作物造成毁灭性的影响.

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