稻瘟病菌若干假定泛素E3连接酶基因的功能研究-微生物学专业论文.docxVIP

福建农林大学硕士学位论文 福建农林大学硕士学位论文 PAGE PAGE 10 1 引 言 水稻是世界上最重要的粮食作物之一，在粮食生产中占有极其重要的地位[1]。稻 瘟病菌（Magnaporthe oryzae）引起的稻瘟病是稻类作物中的三大病害之一[2]， 遍及世界各地的产稻区，直接关系到世界各国的粮食安全。该病具有易暴发成灾 的特点，一般可引起水稻减产 10%-20%，重则可达到 40-50%，局部地区还有可 能造成水稻绝收[3-4]。除了危害水稻之外，稻瘟病菌还可侵染小麦、大麦、玉米、 稗、狗尾草、早熟禾、珍珠粟、李氏禾和雀稗等 23 属 38 种植物。稻瘟病菌作为 丝状子囊真菌，便于开展遗传功能研究，由于在生长发育与侵染致病机制等方面 有许多特点，因此成为了研究丝状真菌生长发育与侵染致病机制的重要模式生物 [5-6]。目前，选用抗病品种是防治稻瘟病最经济有效的措施，但由于生理小种众 多且容易变异，抗病水稻品种种植 3-5 年后便丧失抗病性。因此，开辟新途径防 治稻瘟病，已成为稻瘟病研究的热点。采取持久性抗性策略是各国研究人员较为 一致的看法，即在弄清侵染致病机制各环节的基础上，设法干扰或中断其中的关 键环节，促使稻瘟病的流行速率降低，以达到防治稻瘟病害的目的。 1 稻瘟病菌侵染循环及产孢、附着胞发育相关基因研究进展 1.1 稻瘟病菌的侵染循环过程 稻瘟病菌主要以菌丝体和分生孢子形式越冬，分生孢子着落在寄主植物表面 后，孢子的尖端会释放出粘胶，在粘胶的作用下紧紧地附着在寄主表面，在有水 滴的条件下迅速萌发产生芽管，继而分化形成附着胞[7-8]。附着胞壁很厚，可产 生大量黑色素，而且还有大量甘油积累。当甘油积累到一定程度的时候，附着胞 可产生巨大的膨压，其膨压可高达8.0Mpa[9]，超过一充满气体的汽车轮胎的压强。 附着胞在巨大膨压的作用下，能够使窄小的侵入栓产生足够的力量穿透植物角质 层和表皮细胞壁，形成侵染菌丝在寄主细胞中快速生长，分化出有分枝的菌丝体， 侵染邻近的表皮细胞。侵染5~7 d后出现病斑，分生孢子梗上分化出大量新的分 生孢子并从病斑中释放出来，新形成的分生孢子依靠气流可再次传播到其它水稻 叶片上而形成重复侵染。稻瘟病菌也可从伤口侵入水稻，但一般不从气孔侵入。 另外，稻瘟病菌除了能从寄主叶片表面直接侵染外，还发现能通过对小麦、大麦 等禾谷类作物的根部侵染寄主[10]。稻瘟病菌叶片侵染和根部侵染所产生的症状 和侵染机理不同，黑色素化的附着胞是稻瘟病菌完成叶片侵染的必要条件；而分 生孢子和菌丝在侵染根部组织并不产生附着胞，只是在侵染点上形成类似侵染栓 的菌丝直接穿透寄主细胞而完成侵染[11]。 1.2 稻瘟病菌产孢相关基因研究进展 近几十年来，在稻瘟病菌中已鉴定出许多跟致病性相关的基因，但是只鉴定 出少数跟产孢途径相关的基因。Hamer 等克隆了SMO基因[12]，SMO突变体产生 多种形态的分生孢子，并且形成不正常的附着胞，对水稻的致病力减弱, 但孢子 产量并没有变化[13-14]。Shi 和 Leung也克隆了几个跟孢子形成相关的基因，其中 con1、con2、con4 和con7 等基因突变体产生形态异常的分生孢子, 而con5 和 con6 基因突变体不能产生分生孢子[15-16]。con1 突变体的分生孢子梗顶端产生单 个的分生孢子，且分生孢子很长。con2突变体的分生孢子梗异常，在黑暗条件下， 产生的孢子无孢子形状，并且丧失了对水稻的致病能力。在光照条件下，产生单 胞或双胞的孢子，且附着胞形成能力下降，但在生长速度、菌落形态和有性生殖 等方面并没有变化。con3 突变体是对con2 进一步突变而得到的,突变体丧失了 对水稻的致病能力, 虽然在黑暗条件下产孢量没有变化, 但许多分生孢子没有分 隔且形状不规则。 Zhou等研究发现[17]，COS1基因跟孢子的产生有关，COS1编码一种锌指蛋白， COS1突变体完全失去了产孢能力，对水稻叶片和根部接种发现，COS1并不是致 病性所必需的。Liu等必威体育精装版研究发现[18]，HTF1基因对稻瘟病菌孢子的产生是必需 的，HTF1突变体不能产生分生孢子，但菌丝末端仍然可以产生正常的附着胞， 菌丝块接种水稻叶片能够产生病斑。 1.3 稻瘟病菌附着孢发育相关基因研究进展 附着胞的分化和发育是稻瘟病菌成功侵入寄主的前提，目前已经鉴定出一些跟 附着孢发育相关的基因。寄主表面疏水性[19]、硬度[20]和营养胁迫[21]等因素均可 影响病菌附着胞的分化。Mpg1基因敲除突变体菌体表面的疏水性减弱,容易潮湿, 附着胞的形成能力下降且致病性减弱[22]。Kamakura等利用cDNA差减文库筛选出 CBP1基因[23],该基因含有几丁质结合结构域, 是一种胞外