辣椒疫霉和大豆疫霉中几丁质合酶基因的功能研究

来源 :中国农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jff3551
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
卵菌虽然形态上与真菌类似,但与真菌进化关系较远,一直以来学界将几丁质是否存在作为区分卵菌和真菌的重要依据之一。辣椒疫霉和大豆疫霉均为世界性分布的代表性植物病原卵菌,本文围绕其细胞壁成分以及克隆到的三个几丁质合酶基因(chitin synthase,CHS)开展了系统研究,所获得的主要研究结果如下:1)分别在辣椒疫霉中克隆到一个几丁质合酶基因PcCHS,在大豆疫霉中克隆到两个几丁质合酶基因PsCHS1和PsCHS2。综合运用生物信息学的方法,对三个CHS蛋白的结构特点和进化关系进行预测分析,结果表明三个几丁质合酶一方面具有保守性,均含有真菌几丁质合酶的保守结构域;另一方面也具有各自的特殊性,在进化过程中分别衍化出不同的结构域特征。其中PcCHS与PsCHS1表达模式更为接近,均在游动孢子、体止孢和侵染阶段表达量发生显著上调,而大豆疫霉中的PsCHS2在供试生长发育阶段和侵染阶段的表达量相对平稳。2)GC-MS结果显示在辣椒疫霉和大豆疫霉细胞壁中均未检测到几丁质,然而辣椒疫霉和大豆疫霉对几丁质合酶的竞争性抑制剂尼可霉素Z存在显著的敏感性分化,其中10 μM尼可霉素Z对辣椒疫霉的菌丝生长以及PcCHS的表达量均无显著影响,但对大豆疫霉菌丝生长的抑制率可达到90%,且PsCHS2在尼可霉素Z处理下表达量呈现显著性下调。推测辣椒疫霉和大豆疫霉中的三个CHS基因没有参与疫霉中几丁质的合成,但大豆疫霉特有的PsCHS2可能参与了其体内N-乙酰葡糖胺区别于几丁质合成的其它代谢途径。3)通过PEG-CaC12介导的原生质体转化法,分别筛选获得CHS基因的纯合敲除转化子、沉默转化子、过表达转化子和亚细胞定位转化子。通过对供试菌株的无性和有性生物学性状、细胞壁结构、药剂敏感性、致病力研究以及亚细胞定位观察发现疫霉中的CHS基因存在功能分化,并根据研究结果将其分为两类:Type Ⅰ CHS包括PcCHS和PsCHS1两个基因,其主要影响了辣椒疫霉和大豆疫霉孢子囊的产生、游动孢子的释放以及侵染致病过程;Type Ⅱ CHS指大豆疫霉特有的PsCHS2基因,其上要参与疫霉的有性发育阶段,即卵孢子的形成过程。4)采用酵母异源表达的方法验证供试三个CHS基因是否具有离体催化几丁质合成的功能。结果表明,PsCHS2基因在离体条件不具备互补几丁质合成的功能,但PcCHS和PsCHS1两个基因却可以在酵母多数类型的CHS缺失突变体中互补几丁质的合成,即保留了几丁质合酶的催化活性,但该功能互补需要酵母体内ScCHS2或者ScCHS3的协同作用,推测PcCHS和PsCHS1在疫霉体内不能催化合成几丁质是由于缺少了协同蛋白。5)转录组学结果表明,PsCHS2破坏后主要影响了大豆疫霉的运输定位、己糖生物合成和芳香族氨基酸代谢等途径;结合代谢组学,PsCHS2敲除和沉默转化子菌丝内的芳香族氨基酸和N-乙酰葡糖胺含量均下降,揭示了一种依赖于磷酸烯醇式丙酮酸的卵菌新型转运系统,推测大豆疫霉通过该系统影响了体内N-乙酰葡糖胺的代谢水平,并进一步提出了PsCHS2的代谢调控模型。
其他文献
虽然铵态氮和硝态氮是植物生长直接吸收利用的主要氮素形态,但是土壤中90%以上的氮素以有机态存在,其中氨基酸是土壤中主要的小分子有机含氮化合物,占土壤全氮的15-60%。氨基酸作为氮素营养能被植物根系吸收,也可能作为信号分子调控植物的生长发育。Walch-Liu等曾发现,50μM的L-谷氨酸(L-Glu,简写Glu)即可强烈抑制拟南芥C24幼苗的主根生长并激发较多的侧根发育,故而推测Glu可能像在动
肌球蛋白是肌肉组织的重要组成蛋白质,肌球蛋白凝胶的特性决定了肉制品持水性、硬度及黏弹性。肌球蛋白在温度等外界条件影响下,蛋白聚集状态、结构等发生改变,进而影响到最终凝胶特性,但是热诱导凝胶形成机制尚不明确。本论文以猪通脊肉为实验原料,建立了猪肉肌球蛋白有效解离的方法,研究了肌球蛋白在不同Na+、Ca2+及pH值条件下的热聚集行为,探究了肌球蛋白在不同Na+、Ca2+及pH值条件下热诱导凝胶的形成机
生物被膜是多数细菌自然状态下的一种生长方式,有助于菌体抵抗外界环境胁迫,其形成与发展常受到群体感应(Quorum sensing,QS)系统的调控。然而,目前研究多集中于病原菌,涉及益生菌的相关研究非常匮乏。类植物乳杆菌L-ZS9分离自发酵肉制品,产Ⅱb类细菌素,对结直肠癌细胞有抑制作用,具有开发为益生菌及发酵剂的潜力。本研究以L-ZS9菌株为材料,在分析其生物被膜生理优势、影响因素及具有LuxS
Small RNAs 中的 microRNAs(miRNAs)和 trans-acting siRNAs(tasiRNAs)在植物生长发育、胁迫响应等多种生理生化过程中发挥重要作用。近年来,高通量测序产生了大量的small RNAs序列,而采用转基因方法表达人工miRNAs(artificial miRNAs,amiRNAs)来研究miRNAs的功能费时费力。本研究对中国番茄黄化曲叶病毒(Toma
小麦白粉病(Blumeriagraminisf.sp.tritici)是小麦主要病害之一,严重威胁小麦的生产安全。实践证明,最经济有效的方法就是培育抗病品种,而培育抗病品种的关键是寻找新的抗白粉病基因。小麦穗部蜡质作为小麦与外界接触的最外层物质,能保护小麦免受紫外线和害虫的伤害,有研究证明蜡质与小麦的抗旱性有重要关系,对小麦的生长发育具有重要的意义。野生二粒小麦含有丰富的抗病资源和较多的变异类型,
有机农业作为一种环境友好型生产模式,改善了土壤的养分平衡状态,其中土壤微生物是养分元素循环的主要参与者,在土壤肥力的形成和维持中起重要作用。本试验以2002年建立于中国农业大学曲周实验站的日光温室有机、无公害与常规蔬菜长期定位试验为研究对象,连续2年系统地研究不同种植模式下的氮素动态和平衡,同时利用实时荧光定量PCR分析介导氮素形态转化的固氮细菌、氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)和反硝化
以CRISPR/Cas9为代表的第三代基因组编辑技术已经被广泛用于基础研究、品种改良和生物医疗等领域。CRISPR/Cas9技术包含两个不可或缺的元件-Cas9核酸酶和单链导向RNA(Single Guide RNA,sgRNA),两种元件发挥作用的形式包括体外转录的Cas9 mRNA和sgRNA复合体、Cas9蛋白和sgRNA复合体及包含编码Cas9蛋白和sgRNA的载体。前两种递送形式的安全性
将甜土植物短暂暴露在一个低的非致死盐环境下,可以显著增强植物对之后出现的致死盐胁迫环境的抗性,这个过程称为盐锻炼。盐锻炼对提高植物耐盐性和促进农业生产实践具有重要作用,但是其分子机制并不十分清楚。为了研究盐锻炼的分子机制,本论文使用拟南芥建立了一套盐锻炼体系。之前关于盐锻炼的研究方法通常是将经过盐锻炼处理的幼苗直接移到高浓度盐胁迫环境下,这样不能将盐锻炼相关基因从低浓度盐响应基因中区分出来。本体系
由Xanthomonas campestris pv.campestris(Xcc)引起的十字花科作物黑腐病是世界范围内重要的作物病害。前期研究表明该病原菌的Ⅲ型分泌系统对其毒性和致病性具有关键的作用。但是,对该病原菌的单个Ⅲ型效应因子的毒性功能及其参与致病的作用机理的了解还很缺乏。本研究通过转基因技术以及生物化学的方法,研究了Xcc Ⅲ型效应因子AvrXccB抑制植物免疫的能力及其潜在的作用机理
真核生物中,严格的转录调控机制对于基因的正确表达具有重要的作用,而有效的转录终止能够防止相邻基因发生转录通读。转录通读(Transcriptional read-through,TRT)是指一个基因在转录过程中越过终止信号而继续转录下游DNA的现象,它不仅能够造成相邻基因的转录干涉,还会导致两个甚至多个基因产生异常的转录本。目前为止,拟南芥中关于调控转录通读的机制还不是很清楚。3’UTR在基因的转