水稻稻瘟病菌致病機理及防控技術(shù)

本書介紹了稻瘟病菌的生物學(xué)特性，包括稻瘟病菌的危害特點、病害循環(huán)、防止措施等，同時概述了稻瘟病菌致病機理的相關(guān)研究進展。闡述了過氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機制。闡明了過氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機制和糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白MoGt2調(diào)控稻瘟病菌形態(tài)分化和致病性的分子機制。系統(tǒng)解析了MoGT2在稻瘟病菌菌絲生長、分生孢子產(chǎn)生、菌落疏水性和致病性等方面的作用，闡明了MoGt2調(diào)控稻瘟病菌形態(tài)分化和致病性的分子機理。介紹了轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子MoSom1磷酸化位點Ser227對稻瘟病菌致病性的影響。最后，從選育抗病品種、化學(xué)防治和生物防治等方面深入介紹了稻瘟病綜合防控技術(shù)。
本書對生物技術(shù)、植保、作物學(xué)等專業(yè)科研人員和師生具有較好的理論指導(dǎo)和實用參考價值。

本書介紹了稻瘟病菌的生物學(xué)特性，包括稻瘟病菌的危害特點、病害循環(huán)、防止措施等，同時概述了稻瘟病菌致病機理的相關(guān)研究進展。闡述了過氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機制。闡明了過氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機制和糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白MoGt2調(diào)控稻瘟病菌形態(tài)分化和致病性的分子機制。系統(tǒng)解析了MoGT2在稻瘟病菌菌絲生長、分生孢子產(chǎn)生、菌落疏水性和致病性等方面的作用，闡明了MoGt2調(diào)控稻瘟病菌形態(tài)分化和致病性的分子機理。介紹了轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子MoSom1磷酸化位點Ser227對稻瘟病菌致病性的影響。另外，從選育抗病品種、化學(xué)防治和生物防治等方面深入介紹了稻瘟病綜合防控技術(shù)。

水稻是世界上重要的糧食作物，由稻瘟病菌(有性態(tài)Magnaporthe oryzae，無性態(tài)Pyricularia oryzae)引起的稻瘟病是世界范圍內(nèi)危害水稻生產(chǎn)最嚴重的病害之一。嚴重年份導(dǎo)致減產(chǎn)可達到50%，甚至絕收。稻瘟病的病害循環(huán)起始于分生孢子與寄主植物的表面接觸，在適宜的條件下，分生孢子萌發(fā)形成芽管，隨后形成初生附著胞；隨著黑色素的沉積和膨壓的形成，附著胞逐漸成熟，憑借膨壓形成的機械壓力穿透寄主表皮而發(fā)生侵入，病菌侵入3～5天后形成褐色或灰褐色的病斑。由于其典型的侵染循環(huán)和成熟的分子遺傳操作，稻瘟病菌與水稻互作系統(tǒng)已成為研究病原菌寄主植物互作機制的模式系統(tǒng)。目前，種植抗病品種和施用化學(xué)農(nóng)藥能有效地控制稻瘟病的發(fā)生。但是大量且不合理的農(nóng)藥施用會導(dǎo)致環(huán)境污染以及病原菌抗藥性等問題；且病原菌變異迅速，導(dǎo)致抗病品種連續(xù)種植后易失去抗性。因此，從分子層面揭示稻瘟病菌的致病機制，可以為水稻病害防治和新藥開發(fā)提供分子靶點，也對其他植物病原真菌致病機理的認識具有重要的作用。
本書以稻瘟病菌為研究對象，通過采用蛋白質(zhì)組學(xué)、基因敲除、酵母雙雜交、熒光定量PCR、透射電鏡等前沿技術(shù)對稻瘟病菌致病相關(guān)基因的分子功能進行了系統(tǒng)深入的研究。
本書內(nèi)容分為6章：第一章為緒論，簡要介紹了稻瘟病菌的生物學(xué)特性，包括稻瘟病菌的危害特點、病害循環(huán)等，同時概述了稻瘟病菌致病機理的相關(guān)研究進展。第二章為過氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機制。通過構(gòu)建ATMT突變體庫鑒定到了一個編碼過氧化物酶體Peroxin 1(Pex1)的蛋白MoPex1，ΔMopex1突變體致病性喪失，并且在菌絲營養(yǎng)生長、分生孢子產(chǎn)生和附著胞的形成上存在缺陷；MoPEX1的缺失阻止了過氧化物酶體基質(zhì)蛋白的輸入。闡明了過氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機制。第三章為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子MoSom1磷酸化位點Ser227對稻瘟病菌致病性的影響。通過對轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子MoSom1進行生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，MoSom1中含有8個預(yù)測的PKA磷酸化位點，通過點缺失和點突變技術(shù)明確了MoSom1磷酸化位點Ser227對稻瘟病菌致病性的影響。第四章為糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白MoGt2調(diào)控稻瘟病菌形態(tài)分化和致病性的分子機制。通過對糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白MoGt2分子功能的研究，系統(tǒng)解析了MoGT2在稻瘟病菌菌絲生長、分生孢子產(chǎn)生、菌落疏水性和致病性等方面的作用，闡明了MoGt2調(diào)控稻瘟病菌形態(tài)分化和致病性的分子機理。第五章為稻瘟病綜合防控技術(shù)。分別從抗病育種、化學(xué)防治和生物防治3個方面探討了水稻稻瘟病的防治策略。第六章是對全書的總結(jié)與展望。
本書由河南省重點研發(fā)與推廣專項(科技攻關(guān))項目(222102110295)和河南省高等學(xué)校重點科研項目(23A210006)資助出版。
本書在撰寫的過程中參考和引用了一些參考文獻，在此對相關(guān)作者表示衷心的感謝！
由于作者水平有限，書中難免存在疏漏和不足之處，敬請同行專家給予批評和指正。

著者
2024年5月

第一章緒論001
1.1稻瘟病與稻瘟病菌001
1.2稻瘟病菌致病性的分子機制研究004
1.2.1分生孢子形成機制004
1.2.2寄主表面的識別機制006
1.2.3黑色素的合成008
1.3參與侵染過程的信號途徑研究進展009
1.3.1cAMP信號途徑009
1.3.2MAPK信號途徑016
1.3.3稻瘟病菌Ca2+信號途徑021
1.4研究目的與意義023
參考文獻024

第二章過氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機制研究034
2.1引言034
2.2材料與方法037
2.2.1供試菌株037
2.2.2供試植物材料038
2.2.3質(zhì)粒載體038
2.2.4篩選抗生素038
2.2.5分子生物學(xué)試劑039
2.2.6培養(yǎng)基和試劑040
2.2.7實驗方法046
2.3結(jié)果與分析064
2.3.1稻瘟菌ATMT突變體庫的建立及致病缺陷突變體的獲得064
2.3.2致病缺陷突變體T-DNA插入位置的鑒定065
2.3.3MoPEX1敲除突變體的獲得066
2.3.4MoPEX1互補轉(zhuǎn)化子的獲得067
2.3.5MoPEX1基因在稻瘟菌侵染寄主植物中起重要作用068
2.3.6ΔMopex1產(chǎn)孢量顯著下降069
2.3.7MoPEX1是附著胞正常發(fā)育所必需的071
2.3.8MoPEX1的缺失阻斷了過氧化物酶體基質(zhì)蛋白的輸入076
2.3.9MoPex1定位于過氧化物酶體077
2.3.10ΔMopex1突變體中脂滴的轉(zhuǎn)運和降解延遲078
2.3.11MoPEX1參與脂肪酸的利用079
2.3.12MoPex1與MoPex6互作081
參考文獻082

第三章轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子MoSom1磷酸化位點Ser227對稻瘟病菌致病性的分子功能研究086
3.1引言086
3.2材料與方法087
3.2.1供試菌株087
3.2.2供試植物材料087
3.2.3質(zhì)粒載體087
3.2.4篩選抗生素088
3.2.5分子生物學(xué)試劑088
3.2.6培養(yǎng)基和試劑090
3.2.7常規(guī)分子生物學(xué)實驗方法095
3.2.8稻瘟菌常用實驗方法102
3.3結(jié)果與分析106
3.3.1預(yù)測位點缺失突變體的表型分析106
3.3.2MoSOM1點突變轉(zhuǎn)化子的表型分析107
3.3.3MoSom1中的S227位點的磷酸化對于致病性是必需的109
3.3.4ΔMosom1/MoSOM1S227V和ΔMosom1/MoSOM1S227Y不能產(chǎn)生分生孢子111
3.3.5MoSom1中S227位點的磷酸化在附著胞的形成中起重要作用112
3.3.6MoSom1中S227位點是PKA磷酸化位點113
參考文獻113

第四章糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白MoGt2調(diào)控稻瘟病菌形態(tài)分化和致病性的分子功能研究115
4.1引言115
4.2材料與方法116
4.2.1供試菌株116
4.2.2供試植物材料117
4.2.3質(zhì)粒載體117
4.2.4篩選抗生素117
4.2.5分子生物學(xué)試劑117
4.2.6培養(yǎng)基和試劑118
4.2.7常規(guī)分子生物學(xué)實驗方法124
4.2.8稻瘟菌常用實驗方法135
4.3結(jié)果與分析140
4.3.1稻瘟病菌中MoGt2的鑒定140
4.3.2稻瘟病菌MoGT2基因敲除載體的構(gòu)建141
4.3.3稻瘟病菌MoGT2敲除突變體和其互補菌株的獲得141
4.3.4MoGT2參與調(diào)控稻瘟病菌的營養(yǎng)生長143
4.3.5MoGT2影響稻瘟病菌分生孢子的產(chǎn)生144
4.3.6MoGT2是稻瘟病菌致病性和類附著胞形成所必需的145
4.3.7MoGT2參與調(diào)控稻瘟病菌對外界脅迫的應(yīng)答146
4.3.8MoGT2參與調(diào)控菌絲的疏水性147
4.3.9DxD和QxxRW是MoGt2發(fā)揮功能所必需的149
4.3.10MoGT2缺失引起蛋白糖基化譜改變150
參考文獻152

第五章稻瘟病菌綜合防控技術(shù)154
5.1選育抗病品種155
5.2化學(xué)防治156
5.3生物防治157
5.3.1微生物源農(nóng)藥157
5.3.2植物源農(nóng)藥158
參考文獻158

第六章結(jié)論與討論、創(chuàng)新點與展望162
6.1結(jié)論與討論162
6.1.1MoPEX1是稻瘟病菌侵染相關(guān)形態(tài)分化和致病性所必需的162
6.1.2MoSom1第227位絲氨酸殘基的磷酸化對分生孢子的產(chǎn)生、附著胞的分化及致病性至關(guān)重要165
6.1.3糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白MoGt2是稻瘟病菌侵染相關(guān)形態(tài)發(fā)生和致病性所必需的166
6.2創(chuàng)新點168
6.3 展望168
參考文獻169

附錄1使用引物172

附錄2基因組序列和蛋白質(zhì)序列176