论文部分内容阅读
禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）是引起小麦赤霉病的主要病原菌,严重影响小麦产量和质量。Surfactin是芽孢杆菌通过非核糖体途径合成的一种环脂肽,其具有优良的表面活性、抗细菌活性和抗病毒活性,关于其抗真菌活性的研究较少。本文具体研究了Surfactin对禾谷镰刀菌的抑制作用,采用差异蛋白组学解析Surfactin对禾谷镰刀菌蛋白表达水平的影响,并完成了Surfactin对禾谷镰刀菌的田间防控。具体结果如下:1.Surfactin对禾谷镰刀菌的抑制作用Surfactin对禾谷镰刀菌菌丝径向生长的半最大效应浓度(Half maximal effective concentration,EC50)为102.1μg/m L;在500μg/m L的Surfactin作用下,禾谷镰刀菌菌丝生物量由空白对照组14.78 mg/50 m L降低至7.07 mg/50 m L,降低率为52.20%,表明Surfactin可显著抑制禾谷镰刀菌菌丝生长（p＜0.05）;在500μg/m L的Surfactin作用下,禾谷镰刀菌分生孢子生物量由空白对照组91.83 mg/50 m L降低至30.60 mg/50 m L,降低率为66.68%,表明Surfactin可显著抑制分生孢子形成（p＜0.01）;500μg/m L的Surfactin分别处理禾谷镰刀菌分生孢子2、4、6 h,可使分生孢子萌发率由空白对照组的46.66%、81.44%、91.74%分别降低至5.27%、40.2%、81.87%,降低率分别为41.39%、50.84%、10.76%,表明Surfactin可显著抑制禾谷镰刀菌分生孢子萌发（p＜0.01）;激光共聚焦显微镜观察显示,在500μg/m L的Surfactin作用下,禾谷镰刀菌菌丝体出现顶端膨大,PI染色红色,表明Surfactin可导致禾谷镰刀菌菌丝细胞膜破损。2.差异蛋白组分析Surfactin对禾谷镰刀菌蛋白表达水平的影响采用TMT定量蛋白组学技术考察Surfactin对禾谷镰刀菌蛋白表达水平的影响。结果显示,在500μg/m L的Surfactin作用下,与空白对照组相比,Surfactin处理组共有差异表达蛋白108个,其中上调59个、下调49个。GO富集分析结果显示,差异表达蛋白参与生物过程47个、细胞组成48个和分子功能39个;KEGG富集分析结果显示,有22个差异表达蛋白富集在糖酵解/糖异生、脂肪酸降解、丙酸酯代谢、β-丙氨酸代谢、色氨酸代谢、丙酮酸代谢等7个代谢通路;亚细胞结构定位分析结果显示,差异表达蛋白定位于细胞核（34）、细胞质（25）、线粒体（19）、过氧化物酶体（3）、质膜（11）、细胞外（13）以及其他（3）。差异表达蛋白功能分析结果显示,Surfactin可通过下调丝状真菌细胞壁主要组分甘露糖合成相关蛋白α-1,2-甘露糖基转移酶（A0A2H3H166,α-1,2-mannosyl transferase）的表达来抑制甘露糖合成,可通过上调真菌细胞壁主要组分β-1,3-葡聚糖降解相关蛋白糖基水解酶家族16（I1RF01,Glycosyl hydrolases family 16）的表达来促进葡聚糖降解,从而实现其对禾谷镰刀菌细胞壁合成及其稳定性的破坏;Surfactin可通过下调丝状真菌细胞膜主要组分麦角甾醇合成关键蛋白乙酰辅酶A合成酶（A0A2H3G443,Acetyl-coenzyme A synthetase）的表达来抑制麦角甾醇合成,可通过上调真菌脂肪酸降解相关蛋白烯酰辅酶A水合酶（A0A4E9ECL7,Enoyl-Co A hydratase）的表达来促进脂肪酸降解,从而破坏禾谷镰刀菌细胞膜完整性;Surfactin可通过下调禾谷镰刀菌糖酵解途径关键蛋白己糖激酶（A0A2H3HAM1,Hexokinase）的表达来抑制禾谷镰刀菌对葡萄糖的利用,可通过下调禾谷镰刀菌乙醛酸循环关键蛋白异柠檬酸裂解酶（Q4HYR2,Isocitrate lyase）、苹果酸合酶（I1RWM4,Malate synthase）的表达来抑制乙醛酸循环草酰乙酸合成,进而影响禾谷镰刀菌TCA循环,从而干扰禾谷镰刀菌的葡萄糖代谢及其能量代谢;Surfactin可通过下调禾谷镰刀菌DON合成关键蛋白乙酰辅酶A合成酶（A0A2H3G443,Acetyl-coenzyme A synthetase）、细胞色素P450（A0A2H3H8D5,Cytochrome P450）的表达来抑制禾谷镰刀菌DON合成。3.Surfactin田间防控禾谷镰刀菌应用Surfactin喷施一次防控试验结果显示,空白对照组（周麦36、淮麦40）病穗率分别为28.53%、29.37%,病情指数分别为36.29、33.65,小麦籽粒DON含量分别为11.374μg/kg、12.184μg/kg;Surfactin喷施一次处理组病穗率分别为11.03%、10.57%,较空白对照组分别降低61.34%、75.30%,病情指数分别为12.68、9.33,较空白对照组分别降低65.06%、81.34%,小麦籽粒DON含量分别为6.145μg/kg、5.716μg/kg,较空白对照组分别降低45.97%、57.47%;Surfactin喷施一次处理组田间防效分别达到65.30%、72.59%。Surfactin喷施二次防控试验结果显示,空白对照组（周麦36、淮麦40）病穗率分别为31.58%、33.24%,病情指数分别为37.19、36.56,小麦籽粒DON含量分别为12.898μg/kg、14.605μg/kg;Surfactin喷施二次处理组病穗率分别为7.80%、7.35%,较空白对照组分别降低64.01%、77.89%,病情指数分别为6.94、4.98,较空白对照组分别降低72.27%、85.72%,小麦籽粒DON含量分别为5.485μg/kg、5.024μg/kg,较空白对照组分别降低53.09%、65.60%;Surfactin喷施二次处理组田间防效分别达到81.60%、86.38%。田间防控试验结果显示,Surfactin喷施处理可显著降低小麦病穗率、小麦赤霉病病情指数、小麦籽粒DON含量（p＜0.01）,表明Surfactin对禾谷镰刀菌有较好的防治效果。