论文部分内容阅读
烟草是我国重要的经济作物之一,由烟草疫霉菌(Phytophthora nictianae)引起的烟草黑胫病是烟草上一类重要的土传病害。烟草疫霉菌主要是通过孢子囊或孢子囊产生的游动孢子侵入寄主植物而引起植物病害的发生。通过控制或减少烟草霉菌孢子囊产生可有效控制烟草黑胫病的发生。现有的研究表明,土壤中矿质营养元素不仅影响植物的正常生长发育,而且还对真菌、细菌、病毒等病原物引起的侵染性病害也有显著影响。本实验室前期的研究结果表明,5mg/L的硼能够极显著的抑制烟草疫霉菌孢子囊的产生。因此,调节土壤中的矿质营养来防治植物病害是一个值得探究的新途径。为此,本文探究了中微量矿质营养元素对烟草疫霉菌菌丝生长、孢子囊产生的影响,并利用抑制消减杂交技术分析了5mg/L硼条件下烟草疫霉菌孢子囊产生时期基因转录的差异,为弄清矿质营养元素对烟草疫霉菌生长和孢子囊产生的影响以及硼抑制孢子囊产生的作用机理提供理论基础。研究结果如下：1中微量矿质营养元素(Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo)对烟草疫霉菌菌丝生长的影响结果表明,中量元素中,200-1500mg/L的Ca2+对疫霉菌菌丝生长有极显著的促进作用；800mg/L的Mg2+极显著的抑制疫霉菌菌丝生长。微量元素中,0.25-20mg/L的B4O72-、0.5～5.64mg/L的Cu2+对烟草疫霉菌菌丝没有明显作用；150mg/L的Fe3+极显著的促进菌丝生长,2.5mg/L、7mg/L、300mg/L的Fe3+极显著的抑制菌丝生长；5mg/L的Mn2+极显著抑制菌丝生长,10mg/L、150mg/L、300mg/L对菌丝的生长有促进或无明显作用；27mg/L的Zn2+、300m/L的Mo7O246-对疫霉菌菌丝有极显著的抑制作用。2中微量矿质营养元素(Ca, Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn, B、Mo)对烟草疫霉菌孢子囊产生的影响结果表明,1～1000mg/L的Ca2+、Mg2+极显著的促进疫霉菌孢子囊的产生,并且1mg/L、10mg/L的Ca2+、Mg2+条件下孢子囊明显增大；100mg/L的SO42-对疫霉菌孢子囊的产生有极显著的促进作用,10mg/L、1000mg/L极显著的抑制孢子囊的产生。微量元素中,仅0.1mg/L的Mn2+对疫霉菌孢子囊的产生就有极显著的抑制作用,并且孢子囊的个数随Mn2＋浓度的增高而减少；Fe3＋的抑制效果次之,0.1mg/L和100mg/L的Fe3＋极显著的抑制疫霉菌孢子囊的产生；大于0.1mg/L的Cu2+、Mo7O246对疫霉菌孢子囊的产生有极显著的抑制作用；仅1mg/L的Zn2＋对疫霉菌孢子囊的产生有极显著的促进作用,0.1mg/L、10mg/L、100mg/L的Zn2＋对疫霉菌孢子囊的产生都有极显著的抑制作用。实验室前期研究得到5mg/L的B4O72-极显著的抑制孢子囊的产生。3硼对烟草疫霉菌孢子囊产生时期基因转录的影响比较本实验研究结果及实验室王晗的研究结果发现B4O72-对疫霉菌菌丝的生长没有明显影响,但极显著地抑制孢子囊的产生,因此利用抑制消减杂交技术进一步探究了硼对烟草疫霉菌孢子囊产生时期基因转录的影响,并对获得的序列进行了功能分析。COG数据库分析显示,正反消减文库中分别有70个和54个unigenes被注释,在“细胞加工和信号”中,分别有6个和4个与“后加工、蛋白折叠、分子伴侣”相关。有26个和13个与代谢相关,其中正向消减文库中9个与“碳水化合物的运输和代谢”相关,5个与“能量的产生与转换”相关,反向消减文库中6个与“碳水化合物的运输和代谢”相关,4个与“能量的产生与转换”相关,3个与“氨基酸的转运和代谢”相关。29个和28个属于“信息储存与加工”类中,两个文库都有27与“翻译、核糖体结构和生物转化”有关。KEGG数据库分析显示,正反消减分别有201个和142个unigenes被注释,其中102个和84个unigenes属于遗传信息处理类,位居首位,翻译分别占72.5%和82.1%,多数与“核糖体”(ko03010和ko03011)的翻译相关。在反向消减文库中进一步对序列分析发现得了到一条420bp的高质量基因片段(COPS4信号复合体CSN4亚基),与致病疫霉基因组测序推导的COP9信号复合体CSN4亚基同源。分别有70个和33个unigenes与属于代谢类,正向消减文库碳水化合物代谢占30%,氨基酸代谢占15.7%；反向消减文库氨基酸代谢占36.36%,碳水化合物代谢占30.3%。GO数据库分析显示,正反消减文库分别有434个和336个unigenes被注释。在CC类中,正反消减文库都是“细胞和细胞部分”及“高分子混合物和细胞器”两个亚类占绝大多数,分别占51.9%、41.1%和38.3%、43.0%；MF类中,多数参与“连接”、“催化活性”和“结构分子活性”,分别占39.5%、28.9%、25.4%和43.3%、24.4%、30.0%：在BP类别中,“细胞过程”和“代谢过程”各占36.4%、40.1%和43.3%、46.2%。综合COG、KEGG、GO数据库结果分析显示,硼抑制烟草疫霉菌孢子囊产生的原因多数与核糖体的翻译及细胞器的结构形成、代谢有关,可能是硼抑制烟草疫霉菌孢子囊产生的主要原因。进一步对序列分析发现得到了一条420bp的高质量基因片段(COPS4信号复合体CSN4亚基),与致病疫霉基因组测序推导的COP9信号复合体CSN4亚基同源,推测该基因可能与疫霉菌孢子囊的产生有关,但该基因的具体功能还有待于进一步研究。