玉米穗腐病致病層出鐮刀菌侵染寄主的細胞、生化與分子基礎研究.pdf

1、玉米穗腐病是世界范圍內(nèi)廣泛發(fā)生的主要玉米病害之一。全球范圍內(nèi)大部分地區(qū)玉米穗腐病主要的病原菌是Fusarium verticillioides、F.graminearum和F.proliferatum，其中F.proliferatum是中國部分地區(qū)玉米穗腐病的優(yōu)勢病原菌。因此，闡明F.proliferatum侵染玉米的細胞、生化與分子的基礎生物學過程，對有效防控玉米穗腐病具有重要意義。本文采用多種方法研究了F.proliferatum侵

2、染玉米的過程，包括(1)通過解剖學方法，觀察了對玉米根、莖、葉、花絲等多個組織部位的侵染過程;(2)通過組織化學方法，探測了玉米被侵染組織部位產(chǎn)生的H2O2及O2-物質;(3)檢測了F.proliferatum培養(yǎng)濾液對玉米組織細胞的毒性;(4)檢測了F.proliferatum產(chǎn)生致病性相關胞外酶的種類及酶活;(5)敲除了F.proliferatum致病相關的steA基因;(6)調查了玉米內(nèi)生細菌對F.proliferatum的拮抗作

3、用。主要結果如下:
　　1、F.proliferatum對玉米根、莖、葉組織通過傷口侵染，對花藥和花絲直接侵染。解剖學觀察顯示，F(xiàn).proliferatum對葉組織侵染，沿葉肉細胞進入維管束和花環(huán)結構周邊的大型薄壁細胞內(nèi)，最終進入維管束的導管、篩管細胞。F.proliferatum對根、莖組織侵染主要沿薄壁組織細胞侵入維管束的導管、篩管。根、莖部位的篩管細胞、導管細胞是輸送有機物和無機鹽等營養(yǎng)的通道。F.proliferatum侵

4、染這些部位有利于獲得營養(yǎng)。但是，F(xiàn).proliferatum進入葉脈、根、莖的導管和篩管細胞，將可能通過維管束通道進入雌穗。
　　因此，F(xiàn).proliferatum系統(tǒng)侵染誘發(fā)穗腐病的可能性是存在的。F.proliferatum在花絲部位擴展主要沿薄壁細胞組織及維管束細胞向子房生長。解剖學觀察結果顯示，花絲通道是F.proliferatum侵染途徑之一。F.proliferatum分生孢子長度小于50μm，懸浮在大氣中,靠風力傳播

5、。推測其主要傳播方式為體外風力傳播。
　　2、F.proliferatum在組織內(nèi)部細胞間侵染時，侵染部位菌絲膨大,產(chǎn)生侵染釘結構，有助于破壁侵入相鄰的細胞。F.proliferatum對H2O2有較強的耐受性，有利于應對侵染過程中寄主細胞產(chǎn)生的H2O2及O2-物質。F.proliferatum培養(yǎng)濾液可以使被侵染組織出現(xiàn)水漬狀斑塊，導致寄主細胞出現(xiàn)電解質滲漏現(xiàn)象，推測培養(yǎng)濾液中可能存在與病原菌致病相關的毒素。對胞外酶檢測顯示，F(xiàn)

6、.proliferatum可分泌纖維素酶、淀粉酶和果膠酶。纖維素酶、果膠酶的產(chǎn)生有助于病原菌分解細胞壁和細胞壁間隙的物質。侵染籽粒后,淀粉酶的產(chǎn)生有助于獲取營養(yǎng)。推測侵染釘結構、胞外酶及培養(yǎng)濾液中的毒素成分與F.proliferatum致病性密切相關。
　　3、探索了F.proliferatum原生質體制備方法，發(fā)現(xiàn)3％ driselase+1％ lywallzyme+0.01％ chitinase為最佳的破壁酶解組合。運用spl

7、it-marker方法，將潮霉素基因與SteA基因側翼序列整合在一起。通過同源重組，潮霉素基因替換了F.proliferatum的SteA基因。與野生菌株Fp1相比較發(fā)現(xiàn)，突變菌株Fp△SteA的致病力減弱，同時突變菌株Fp△SteA的氣生菌絲生長被削弱。證實SteA基因調控F.proliferatum氣生菌絲的生長及其致病性。
　　4、玉米不僅可以產(chǎn)生H2O2及O2-等防御物質和發(fā)生超敏反應，應對F.proliferatum的侵