光调控与玉米大斑病菌黑色素合成途径基因的表达关系研究

论文摘要

玉米大斑病菌主要通过分生孢子萌发产生附着胞利用机械压力穿透寄主组织进行侵染,在附着胞形成的最后阶段,除附着胞小孔外,附着胞四周都覆盖有黑色素层,该黑色素层可以作为有效的选择透过性屏障,从而使附着胞富集大量的能够产生高膨压的溶质。在巨大膨压的作用下,附着胞产生足够的机械力驱动侵染丝直接穿透寄主表皮侵入寄主细胞。自然界中,包括真菌在内的许多物种,其生理现象与形态发生过程皆会受到光的影响与调控。为了解真菌光控发育机制,深入研究病原物与寄主互作、研发新型杀真菌制剂和探讨植物病害防治的新方法、新途径,本文研究了不同光强、光质处理后的玉米大斑病菌01-23菌株的生物学特性、微观形态、产孢量、致病力和寄生适合度等方面的变化。研究发现,在经过不同强度和时间的紫外光照射后,菌落颜色明显变深,而单色光照射后的菌落颜色变化不大,推测其原因是紫外光照射可促使大斑病菌菌株产生了更大量的黑色素。显微观察发现,单色光和紫外光照射后的分生孢子形态均无明显变化,但经紫外光照射后菌株产孢量明显高于未经光照的菌株,是其产孢量的23倍;单色光照射处理后菌株产孢量虽也有所上升,但分生孢子产生数量与野生型菌株差异不明显。致病力测定结果表明,经紫外光照射处理后的病菌致病力增强,寄生适合度也高于未处理的菌株。经紫外光照射处理后的菌株接种到感病玉米叶片上产生的病斑数量较多,病斑面积较大,而经单色光照射处理的菌株与未经光照的野生型菌株侵染形成的病斑数量相近,病斑面积也相当,其致病力接近野生型菌株。为进一步阐明上述现象发生的原因,本研究利用半定量RT-PCR和Northern Blot技术鉴定了玉米大斑病菌黑色素合成相关基因和分生孢子形成调控基因在不同光强、光质作用下的表达量变化规律。研究发现:（1）玉米大斑病菌黑色素合成酶基因Stscd、St3hnr、St4hnr及调控玉米大斑病菌黑色素合成基因Stmr经紫外光照射后其表达量均有不同程度的变化,且表达规律也不尽相同。其中,Stscd和Stmr基因变化较为明显,黑色素合成酶基因Stscd在经过紫外照射45 min后表达量明显上升,1 h时表达量达到最高峰,之后开始下降;玉米大斑病菌黑色素合成调控因子Stmr的变化趋势虽与Stscd相同但表达量却明显比Stscd高,而St3hnr,St4hnr的变化不明显。（2）利用Northern Blot技术考察了光辐射量与基因表达的关系,结果发现,光强与黑色素合成酶基因Stscd的表达呈正比。（3）利用半定量RT-PCR和Northern Blot技术检测了玉米大斑病菌调控分生孢子生成的基因Stuvi经紫外光照射处理后的表达量,发现玉米大斑病菌经紫外光照射处理后调控分生孢子产生的Stuvi基因表达量明显上升,推测此基因的大量表达致使病菌产孢量明显上升,从而导致了病菌侵染能力的增强。（4）Quantity One （Bio-Rad）分析比较Stuvi和Stscd、St3hnr、St4hnr、Stmr的关系,发现玉米大斑病菌经紫外光照射处理后调控分生孢子产生的Stuvi基因表达量高于任何一个黑色素合成相关基因的表达,推测此基因在光调控病菌致病过程中为光敏感基因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 供试试剂
• 2.3 供试培养基
• 2.4 主要仪器
• 2.5 试验方法
• 2.5.1 不同光质处理玉米大斑病菌菌株01-23
• 2.5.2 不同光强处理玉米大斑病菌菌株01-23
• 2.5.3 光照处理后菌落颜色、形态的观察
• 2.5.4 光照处理后菌落产孢量测定
• 2.5.5 光照处理后病菌致病力的测定
• 2.5.6 菌株总RNA 的提取及纯化
• 2.5.7 不同光质、光强处理后菌株相关基因的半定量RT-PCR 分析
• 2.5.8 不同光质、光强处理后菌株相关基因的Northern Blot 分析
• 3 结果与分析
• 3.1 不同光质处理后菌落形态学特征
• 3.2 不同光质处理对病菌孢子形态和产孢量的影响
• 3.3 不同光质处理对病菌致病力的影响
• 3.4 病菌总 RNA 的提取及第一链 cDNA 的合成
• 3.5 不同光质、光强对病菌产孢和黑色素合成相关基因的RT-PCR 分析
• 3.5.1 半定量RT-PCR 反应循环数的确定
• 3.5.2 紫外光照射处理对Stuvi 基因的表达的影响
• 3.5.3 紫外光照射处理对黑色素合成相关基因的表达的影响
• 3.6 不同光质、光强对病菌黑色素合成相关基因的 Northern Blot 分析
• 3.6.1 杂交探针的制备
• 3.6.2 紫外光照射处理对Stuvi 基因表达的影响
• 3.6.3 紫外光照射处理对黑色素合成相关基因表达的影响
• 3.6.4 不同强度紫外光对黑色素合成酶基因Stscd 表达影响
• 3.6.5 Stuvi 基因与Stscd、Stmr 基因的表达量比较分析
• 4 讨论
• 4.1 半定量 RT-PCR 和 Northern Blot 技术在病菌致病过程的应用
• 4.2 光照处理后菌株产孢量和黑色素的变化
• 4.3 光调控在真菌致病性中的作用
• 5 结论
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文
• 作者简历
• 致谢