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大豆疫霉Rho GTPase蛋白PsRacl的功能分析

作　者: 李井干
导　师: 郑小波
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物病理学
关键词: 大豆疫霉 Rho GTPases 生物信息学 基因沉默 致病性
分类号: S435.651
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


大豆是世界上重要的经济农作物,大豆疫霉(Phytophthora sojae)侵染大豆而引起幼苗猝死和成株的根腐病是世界大豆生产上的主要病害之一,每年给世界的大豆产业带来巨额经济损失。大豆疫霉通过感受性激素、外界温度、湿度及条件的变化而进入不同的生活周期。在侵染寄主的过程中通过感知寄主而分泌大量的降解酶、坏死蛋白、蛋白酶抑制剂等效应因子以达到成功侵染寄主的目的。因此研究大豆疫霉如何感受外界的信息及信号传导机制、效应因子的分泌机制可以为防止病害的发生和扩展提供理论依据。但由于传统的、在其他生物中运用成熟的基因敲除等分子遗传操作技术不能运用在大豆疫霉中,因此对大豆疫霉的生长发育规律及致病性机理了解的相对较少。随着大豆疫霉全基因组数据、转录组数据的不断公布及完善,利用基因功能研究技术来分析大豆疫霉的生长发育规律及致病性机理就显得尤为重要。大豆疫霉Rho GTPase家族蛋白的生物学预测及转录分析. Rho GTPase家族蛋白是Ras超家族小G蛋白最主要成员,在真核生物中极为保守,参与胞极性、细胞运动、细胞形状、细胞间及细胞-基质互作等多个信号转导途径。本研究通过生物信息学方法从大豆疫霉全基因组数据库中挖掘出了一个Rho GTPase家族蛋白,命名为PsRacl,通过与其它真核生物的同源性比较,分析了基因的结构特征。利用qRT-PCR等技术分析了大豆疫霉中PsRacl生活史及侵染各个阶段的转录情况,为后续功能基因研究提供了思路,也为大豆疫霉防治及新的药物靶标筛选提供了理论基础。大豆疫霉PsRacl参与调控大豆疫霉的生长发育和致病性。游动孢子具有趋化性的特点,通过感受植物表面产生的物理或化学信号然后接近寄主、休止、萌发从而成功侵染寄主。利用PEG-CaCl2介导的大豆疫霉遗传转化沉默PsRacl得到三个沉默转化子。表型分析表明：PsRacl沉默突变体的生长速率下降,休止孢萌发形成的菌丝生长缓慢且有一定比例的不分枝,突变体顶端囊泡分布减少,而且突变体致病性丧失。PsRacl的沉默突变体细胞壁的结构没有影响,同时在清除活性氧和引起胼胝质方面与野生型相比没有明显差异。结果表明：PsRacl在大豆疫霉休止孢萌发极性和致病方面有重要作用。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
引言  9-11
上篇 文献综述  11-48
  第一章 Rho GTPase家族概述  12-24
    1 Rho GTPase家族简介  12-13
    2 Rho GTPase的调节  13-14
    3 Rho GTPase的信号途径  14-16
    4 Rho GTPase的功能概述  16-18
    参考文献  18-24
  第二章 Rho GTPase家族的功能研究进展  24-48
    1 Cdc42的功能研究进展  24-31
    2 Rac亚家族的功能研究进展  31-35
    3 其它Rho GTPase家族蛋白的研究进展  35-38
    参考文献  38-48
下篇 研究内容  48-83
  第一章 大豆疫霉Rho GTPase家族的生物学预测及转录分析  49-61
    摘要  49
    ABSTRACT  49-50
    1 材料和方法  50-54
      1.1 数据库信息和同源检索  50-51
      1.2 多重序列比对和系统发育分析  51
      1.3 供试菌株  51
      1.4 大豆疫霉实时定量RT-PCR分析样品的准备  51-52
      1.5 培养基制备  52-53
      1.6 RNA的提取  53
      1.7 SYBR green实时定量RT-PCR分析  53-54
    2 结果与分析  54-56
      2.1 大豆疫霉基因组中Rho GTPase家族蛋白序列分析  54-56
      2.2 PsRac1的在生活史阶段及侵染阶段的转录分析  56
    3 讨论  56-58
    参考文献  58-61
  第二章 大豆疫霉PsRac1参与调控休止孢萌发和致病性  61-83
    摘要  61
    ABSTRACT  61-62
    1 材料与方法  62-67
      1.1 供试菌株  62-63
      1.2 大豆疫霉菌株的培养和无性发育各阶段菌体的获得  63
      1.3 转化载体的构建  63-64
      1.4 大豆疫霉遗传转化  64-65
      1.5 PsRac1沉默突变体的表型分析  65
      1.6 SYBR green实时定量RT-PCR分析  65-66
      1.7 致病性测定  66
      1.8 休止孢萌发的细胞壁染色  66
      1.9 菌丝囊泡FM4-64染色观察  66
      1.10 大豆下胚轴表皮细胞胼胝质和活性氧沉积的染色观察  66-67
      1.11 菌丝的Trypan Blue染色观察  67
    2 结果与分析  67-75
      2.1 PsRac1沉默突变体的筛选  67-68
      2.2 PsRac1沉默突变体萌发的休止孢极性生长减弱  68-71
      2.3 PsRac1沉默突变体生长速率减弱  71-72
      2.4 PsRac1沉默突变体致病性丧失  72-75
    3 讨论  75-79
    参考文献  79-83
攻读硕士学位期间发表的研究论文  83-85
致谢  85

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中图分类: > 农业科学 > 植物保护 > 病虫害及其防治 > 农作物病虫害及其防治 > 经济作物病虫害 > 油料作物病虫害 > 大豆病虫害
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