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芽孢杆菌及其脂肽化合物诱导烟草抗TMV的效果和机理的研究

作　者: 任鹏举
导　师: 高学文
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物病理学
关键词: 芽孢杆菌突变体 TMV ISR Real-time PCR 信号通路
分类号: S435.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

芽孢杆菌(Bacillus spp.)是目前研究和应用较多的一类生防细菌。芽孢杆菌产生的抗菌物质主要包括脂肽类、聚酮类、肽类、磷脂类和多烯类等。其中,通过非核糖体途径合成的脂肽类化合物是芽孢杆菌产生的重要抗菌物质。解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)CO6是一株生防性状优良的菌株,能同时产生表面活性素(Surfactin)、伊枯草菌素(Iturin)和泛革素(Fengycin)3类。本研究的目的是研究脂肽类化合物在CO6防治烟草花叶病(TMV)中的作用。本研究首先构建了一系列突变体。其中,CO6Δsfp不产生任何脂肽类化合物;C06AfenD不能产生Fengycin;C06△srfA不能产生Surfactin;C06AsrfA::△fenD不能产生Surfactin和Fengycin。本研究用CO6及其突变体的菌体悬浮液处理烟草根部,检测这些菌株诱导烟草抗TMV的能力。结果表明,野生型CO6对TMV的防治效果最佳,达到56.14%。不能产生Fengycin的C06AfenD突变体的防效有所下降,但也能达到42.10%,与CO6差异不显著。3株不能产生Surfactin的突变体防效下降最为显著,与野生型的防效差异显著。其中,防效最低的是C06△srfA::AfenD菌株,只有19.29%。该结果表明Surfactin和Fengycin对CO6防治TMV具有重要作用,并且Surfactin的作用要大于Fengycin。本研究还采用Real-time PCR技术研究了CO6菌株诱导烟草抗TMV的机制。结果表明,接种TMV之前,CO6及其突变体都能诱导JA信号通路的ACX1和AOC基因表达,能诱导SA信号通路的PR1、PR3和PR3基因的表达。还能诱导信号通路调控基因NPR1的上调表达;接种TMV之后,CO6及其突变体处理的烟草的JA信号通路的ACX1和AOC基因,SA信号通路的PR1和PR5基因,信号通路调控NPR1基因以及苯丙烷代谢途径的PAL和CAD基因显著地上调表达。但对这些基因的上调趋势,Surfactin和／或Fengycin突变体没有野生型的明显。这些结果表明,C06能通过SA和JA信号通路和苯丙烷代谢途径,诱导烟草抗TMV,并且Surfactin和Fengycin在这个过程中起着重要作用。本研究还对纯化的Surfactin防治TMV的效果进行了研究。采用酸沉淀法从枯草芽孢杆菌OKB105菌株得到Surfactin粗提物,并利用Sephadex LH20层析柱进行纯化。MALDI-TOF-MS和血平板溶血实验检测表明,该纯化物中仅含有Surfactin。将Surfactin配成0.01g.L-1溶液,处理烟草并接种TMV。结果表明：Surfactin对烟草花叶病毒病有显著的防治效果,病斑抑制率为70.9%。Real-time PCR检测烟草的防卫相关基因的表达情况表明,烟草水杨酸(SA)信号通路的PR1,PR3和PR5基因,以及乙烯(ET)信号通路的ETR1基因表达量均出现显著上调表达,说明Surfactin诱导烟草产生的ISR是依赖于SA和ET信号通路。

全文目录

目录  4-6
摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
上篇文献综述  10-29
  第一章 PGPR生物防治的机理  11-19
    1. 生防芽孢杆菌的作用机制  11-17
      1.1 定殖——竞争生态位  12-13
      1.2 竞争营养  13-14
      1.3 拮抗物质  14-16
        1.3.1 抗生物质  14-15
        1.3.2 蛋白类拮抗物质  15-16
      1.4 激发植物的ISR  16
      1.5 加强植物的长势  16-17
    2 生物防治的应用现状  17-19
  第二章芽孢杆菌脂肽类化合物及诱导抗性  19-29
    1. 脂肽化合物及其合成  19-24
      1.1 表面活性素  19-20
      1.2 伊枯草素  20
      1.3 泛革素  20-21
      1.4 脂肽化合物的合NPRS  21-24
    2. 诱导抗病性  24-25
    3 脂肽化合物激发植物的ISR  25-27
    4. 总结和展望  27-29
下篇研究内容  29-61
  第一章芽孢杆菌诱导烟草抗TMV的效果和机理的研究  30-53
    摘要  30-32
    第一节 Bacillus amyloliquefaciens C06突变体的构建  32-39
      1 材料和方法  32-36
      2 结果与分析  36-39
    第二节 CO6及其突变体对防治烟草花叶病毒病的生防效果  39-53
      1 材料与方法  39-43
      2 结果  43-49
      4. 讨论与分析  49-53
  第二章枯草芽孢杆菌产生的Surfactin防治烟草花叶病毒病及其机理研究  53-61
    摘要  53-54
    1 材料和方法  54-56
      1.1 材料  54
      1.2 脂肽化合物的制备  54
      1.3 脂肽化合物的MALDI-TOF-MS检测  54-55
      1.4 表面活性素活性检测  55
      1.5 TMV的准备  55
      1.6 烟草的处理  55
      1.7 烟草基因表达量的测定  55-56
    2 结果  56-59
      2.1 表面活性素的制备  56-57
      2.2 Surfactin防治烟草花叶病毒病的效果  57-58
      2.3 Surfactin诱导烟草防卫相关基因的表达  58-59
    3 讨论  59-61
全文总结  61-63
参考文献  63-69
附录  69-71
致谢  71-73
攻读硕士期间发表的学术论文  73

芽孢杆菌及其脂肽化合物诱导烟草抗TMV的效果和机理的研究

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