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小麦纹枯病菌细胞壁降解酶的活性及病菌侵染对寄主防御酶活性的影响

作　者: 李玲玲
导　师: 于金凤
学　校: 山东农业大学
专　业: 植物病理学
关键词: 禾谷丝核菌细胞壁降解酶正交设计木聚糖酶基因抗病酶系
分类号: S435.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

小麦纹枯病是我国小麦的主要病害之一,近年来随着小麦品种、栽培制度、肥水条件的改变,小麦纹枯病在我国冬小麦主产区尤其是江淮地区发生普遍且危害呈逐年加重的趋势,严重影响小麦的高产稳产。本研究对小麦纹枯病菌产生的细胞壁降解酶的活性及病菌对寄主防御酶活性的影响进行了探讨,主要研究结果如下:1、采用嵌入法对实验室分离获得的114株小麦纹枯病菌菌株,在温室栽培条件下进行苗期致病力测定,并从中筛选出10株强、中、弱致病力菌株。其中强致病力菌株:WK-19、WK-21、WK-137;中致病力菌株:WK-14、WK-22、WK-195、WK-196;弱致病力菌株:WK-32、WK-159、WK-166。2、采用正交试验设计方法对小麦纹枯病菌(Rhizoctonia cerealias)产生的3种细胞壁降解酶的产酶条件进行优化。以改良的Marcus液体培养基进行诱导培养,探讨了培养温度、培养基pH值及培养时间三个因素对细胞壁降解酶活力的影响。结果表明:纤维素酶的最佳产酶条件为25℃、pH6.8培养7 d,果胶酶的最佳产酶条件为25℃、pH5.0培养5 d,木聚糖酶的最佳产酶条件为25℃、pH6.0培养5 d。3、在优化条件下,测定致病力不同的小麦纹枯病菌产生纤维素酶、果胶酶和木聚糖酶的活力,以探讨小麦纹枯病菌的致病力强弱与其产生的三种细胞壁降解酶活力大小的关系。结果表明:小麦纹枯病菌产生的纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶活力与其致病力大小呈现如下的趋势:弱致病力菌株3种细胞壁降解酶的活力>强致病力菌株的酶活力>中等致病力菌株的酶活力。4、选用强致病力菌株WK-137和弱致病力菌株WK-166接种小麦,分析小麦体内纤维素酶、果胶酶和木聚糖酶的产生动态。结果表明:与未接种小麦相比较,接种病菌的小麦6天后,纤维素酶活力开始逐渐升高,在接种后第10天达到峰值;接种强致病力菌株WK-137、弱致病力菌株WK-166的小麦产生的果胶酶活力峰值分别出现在接种后第4天和第6天;小麦接种强致病力菌株WK-137后第2天就测得产木聚糖酶的峰值,之后于接种后第6天又产生一个小峰值,接种弱致病力菌株WK-166后第6天达到峰值。产生细胞壁降解酶峰值的先后顺序为木聚糖酶、果胶酶和纤维素酶,且总体看来,接种强致病力菌株的小麦活体内检测到的细胞壁降解酶高于接种弱致病力菌株的小麦。5、选用致病力不同的小麦纹枯病菌接种小麦,探讨病菌对小麦体内苯丙氨酸解氨酶(PAL)和过氧化物酶(POD)合成的影响。结果表明:接种弱致病力菌株WK-166、强致病力菌株WK-137的小麦和未接种小麦均产生较大活力的PAL,并且三种情况下产生的PAL的活力大小没有明显差别;小麦接种弱致病力菌株WK-166后2-6天产生的POD活力一直处于较高水平,之后下降,而接种强致病力菌株WK-137后2-6天产生的POD活力稍高于未接种小麦,明显低于接种弱致病力菌株WK-166的小麦产生的POD活力,之后与未接种小麦的产酶情况没有明显差别。6、选取强、中、弱致病力菌株各两个进行木聚糖酶GH-10基因中间片段的扩增。利用DNAMAN软件中的Multiple Sequence Alignment对这些序列进行相似性比较并依据菌株产生的木聚糖酶基因中间片段对6个菌株构建系统发育树。结果表明:6株菌株明显分为四个类群:弱致病力菌株、中等致病力菌株、强致病力菌株WK-19以及强致病力菌株WK-137。致病力不同的菌株产生的木聚糖酶基因的中间片段存在较明显的分化现象。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
1 引言  12-29
  1.1 小麦纹枯病研究概况  12-19
    1.1.1 小麦纹枯病的发生与危害  12-13
    1.1.2 小麦纹枯病的侵染过程及发病症状  13
    1.1.3 小麦纹枯病的病原  13-14
    1.1.4 小麦纹枯病发生的影响因素  14-15
    1.1.5 小麦对纹枯病的抗性及抗性机理  15
    1.1.6 小麦抗纹枯病种质资源的筛选  15-16
    1.1.7 小麦纹枯病主要防治措施  16-17
    1.1.8 小麦纹枯病菌的接种方法及分级标准  17-19
  1.2 植物体内防御酶的研究  19-21
    1.2.1 植物体内SOD 和POD 的作用  20
    1.2.2 植物体内PPO、PAL 分布与作用  20-21
    1.2.3 植物体内防御酶与植物抗病性关系的研究进展  21
  1.3 植物病原微生物产生的细胞壁降解酶的研究进展  21-28
    1.3.1 植物细胞壁的结构组成及功能  21-23
    1.3.2 植物病原微生物产生的细胞壁降解酶  23-26
    1.3.3 病原物细胞壁降解酶在致病中的作用  26-28
    1.3.4 小麦纹枯病的致病机制研究进展  28
  1.4 研究的目的意义  28-29
2 材料与方法  29-39
  2.1 材料  29-30
    2.1.1 小麦材料  29
    2.1.2 供试菌株  29
    2.1.3 主要仪器  29
    2.1.4 生化试剂  29
    2.1.5 培养基的配置  29-30
    2.1.6 溶液配置  30
  2.2 方法  30-39
    2.2.1 温室苗期致病性测定  30-31
    2.2.2 酶液提取及细胞壁降解酶活性测定  31-32
    2.2.3 标准曲线  32-34
    2.2.4 产酶条件的优化  34
    2.2.5 小麦体内细胞壁降解酶的产生动态  34
    2.2.6 小麦纹枯病菌对小麦体内防御酶系的影响  34-35
    2.2.7 木聚糖酶中间片段的克隆  35-39
3 结果与分析  39-56
  3.1 小麦纹枯病病菌温室苗期致病力测定  39-41
  3.2 小麦纹枯病菌细胞壁降解酶产酶条件的优化  41-47
    3.2.1 标准曲线的绘制  41-43
    3.2.2 纤维素酶产酶条件的优化  43-44
    3.2.3 果胶酶产酶条件的优化  44-46
    3.2.4 木聚糖酶产酶条件的优化  46-47
  3.3 小麦纹枯病菌的致病力与其产生的细胞壁降解酶活力的关系  47-48
  3.4 小麦体内细胞壁降解酶的产生动态  48-51
    3.4.1 小麦体内木聚糖酶的产生动态  48-49
    3.4.2 小麦体内果胶酶的产生动态  49-50
    3.4.3 小麦体内纤维素酶的产生动态  50-51
  3.5 不同菌株对小麦体内的抗病酶系的影响  51-52
    3.5.1 苯丙氨酸解氨酶（PAL）  51
    3.5.2 过氧化物酶（POD）  51-52
  3.6 致病力不同的菌株木聚糖酶中间片段的扩增  52-56
    3.6.1 菌株RNA 的提取  52-53
    3.6.2 扩增所得木聚糖酶基因中间片段的序列  53-56
4 讨论  56-58
  4.1 接种方法的选择  56
  4.2 关于病菌的致病力与其产生的细胞壁降解酶活力的关系  56
  4.3 木聚糖酶在致病过程中的作用  56-57
  4.4 关于植物体内抗病酶系与病菌致病力的关系  57
  4.5 小麦纹枯病菌产生的木聚糖酶的基因结构与其致病力的关系  57-58
5 结论  58-59
参考文献  59-68
致谢  68-69
攻读学位期间发表论文情况  69-70

小麦纹枯病菌细胞壁降解酶的活性及病菌侵染对寄主防御酶活性的影响

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