發(fā)布時(shí)間：2020-11-13 07:36

　　 香蕉枯萎病是由尖孢鐮刀菌香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense,Foc)引起的土傳性真菌流行病害,它會(huì)造成被感染植株黃化枯萎和大量減產(chǎn),對香蕉產(chǎn)業(yè)極具毀滅性。目前,香蕉枯萎病菌4號生理小種(Foc4)的危害最為嚴(yán)重,廣泛栽培的Carvendish巴西蕉(Musa spp.AAA)極易感染Foc4。南天蕉是經(jīng)組培篩選培育出的巴西蕉新品系,對Foc4具有較強(qiáng)的抗性。為探明南天蕉的抗病機(jī)理,挖掘抗病基因,剖析香蕉與Foc4的互作機(jī)制,本論文采用互作轉(zhuǎn)錄組測序分析實(shí)驗(yàn)組南天蕉和對照組巴西蕉在接種Foc4前和接種后第8天的根系轉(zhuǎn)錄本(N0、B0、N8、B8);同時(shí)分析接種后第8天宿主根系中致病菌Foc4的轉(zhuǎn)錄本(Fn8、Fb8),并比較不同樣品在轉(zhuǎn)錄水平上的異同。各樣本測序原始數(shù)據(jù)堿基數(shù)平均值為10991807301 bp,高質(zhì)量堿基數(shù)平均值為10293699555 bp(10 G以上),所有樣本高質(zhì)量數(shù)據(jù)留存率均高于92.78%。各樣本比對到香蕉參考基因組的匹配率介于65.01%~75.33%;而接種Foc4南天蕉和巴西蕉根系樣本轉(zhuǎn)錄本比對到Foc4參考基因組得總堿基數(shù)平均值分別為13221300 bp和23125800bp。分析各組差異表達(dá)基因在GO和KEGG富集情況,顯示:共有6個(gè)通路涉及15個(gè)基因?yàn)镹8/B8組所特有,這些通路包括角質(zhì)栓質(zhì)和蠟質(zhì)的生物合成、糖酵解/糖異生、礦質(zhì)吸收等。對N8/B8組差異表達(dá)基因GO注釋分類統(tǒng)計(jì)顯示,顯著上調(diào)的生物過程有生物黏附、繁殖、抗氧化活性、酶調(diào)節(jié)活性、分子結(jié)構(gòu)活性和轉(zhuǎn)運(yùn)活性;顯著下調(diào)的生物過程有發(fā)育過程、繁殖過程、信號通路、免疫系統(tǒng)過程、負(fù)調(diào)控過程等。一些編碼如病程相關(guān)蛋白(PRs)、幾丁質(zhì)酶、轉(zhuǎn)錄因子(TFs)等的基因在巴西蕉染病后(B8/B0)顯著上調(diào),而在南天蕉(N8/N0)中并無明顯變化。值得注意的是南天蕉中編碼過氧化物酶相關(guān)基因在染病后顯著上調(diào),該酶參與苯丙素生物合成促進(jìn)木質(zhì)素的生成,而木質(zhì)素可以強(qiáng)化植物細(xì)胞壁阻止病原菌入侵。Fn8與Fb8相比共有711個(gè)基因的表達(dá)受宿主影響而顯著變化,這些差異基因主要富集在肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架調(diào)節(jié)、吞噬體、FcγR-介導(dǎo)的吞噬、蛋白酶體、內(nèi)噬作用等KEGG通路中。Foc4中富集在上述這些與免疫相關(guān)代謝通路的基因表現(xiàn)為一致上調(diào);另有4個(gè)編碼外切多聚半乳糖醛酸酶(PG)的基因顯著上調(diào),該酶可降解植物細(xì)胞壁。這些結(jié)果表明Foc4入侵南天蕉比巴西蕉更具挑戰(zhàn)性。通過對香蕉-Foc4互作轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析,表明抗病南天蕉和易感病巴西蕉對Foc4的宿主-病原菌互作機(jī)制不同。南天蕉主要通過強(qiáng)化細(xì)胞壁、調(diào)控氣孔閉合來阻止Foc4的入侵;而巴西蕉可能通過分泌水解酶如幾丁質(zhì)酶來阻止Foc4的寄生。面對入侵南天蕉的強(qiáng)大阻力,Foc4試圖通過增加自身黏附能力、分泌水解酶破壞宿主細(xì)胞壁以及合成毒素物質(zhì)來達(dá)到入侵的目的。上述這些研究結(jié)果將對后續(xù)香蕉-Foc4互作機(jī)制研究、香蕉抗病新品種的培育以及香蕉枯萎病的防治提供新的思路和一定的參考。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S436.68
【部分圖文】：

4圖 1-1 香蕉枯萎病菌侵染過程及植株發(fā)病癥狀[14]Figure 1-1 Infection cycle of the banana vascular wilt pathogen Foc（a）大分生孢子 （b）小分生孢子 （c）綠色熒光標(biāo)記的厚垣孢子 （d）附著在香蕉根上的 Foc4菌絲 （e）香蕉根維管束中的 Foc4 定殖 （f）香蕉根的縱向切片展示 Foc4 菌絲的擴(kuò)散 （g）葉片黃萎的患病香蕉植株 （h-i）患病植株假莖剖面圖1.3.3 致病菌分類及其傳播根據(jù)尖孢鐮刀菌侵染香蕉品種的差異性，可將 Foc 分為 4 個(gè)生理小種，其中 Foc1易感染粉蕉、龍牙蕉和大蜜哈；Foc2 易感染中南美洲栽培的棱指大蕉；Foc3 易感染野生蕉、褐尾蕉（Heniconia spp.）；Foc4 易感染矮香蕉（dwarf Cavendish，AAA）、大蜜哈、香芽蕉、Pisang Lilin (AA)、野蕉（BB）、臺(tái)灣拉屯旦（Taiwan Latundan，AAB）等。因 Foc4 對卡文迪許香蕉致病性的地域差異，又分為熱帶 4 號小種和亞熱帶 4 號小

本課題技術(shù)路線圖

a.田間巴西蕉發(fā)病植株 c.南天蕉 0 DPI 葉片 e.南天蕉 8 DPI 葉片 g.南天蕉 8 DPI 剖面b.發(fā)病株假莖剖面圖 d.巴西 0 DPI 葉片 f.巴西蕉 8 DPI 葉片 h.巴西蕉 8DPI 剖面圖 2-1 病情表觀特征圖Picture 2-1 The apparent characteristic of the disease通過對染病處理后的南天蕉和巴西蕉發(fā)病率統(tǒng)計(jì)，結(jié)果在染病初期，巴西蕉發(fā)病率是南天蕉的 2 倍多，隨著病程發(fā)展，雖然這一比率有所下降，但巴西蕉發(fā)病率依舊遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于南天蕉。雖然實(shí)驗(yàn)中南天蕉的發(fā)病率明顯高于田間的統(tǒng)計(jì)數(shù)值約 5～10%，這一方面可能與實(shí)驗(yàn)中灌根孢子液濃度遠(yuǎn)高于田間染病區(qū)環(huán)境中孢子濃度有關(guān)；另一方面實(shí)驗(yàn)中所用的香蕉苗僅 5～6 片葉齡大小，免疫防御能力可能尚未發(fā)育健全。從樣本發(fā)病率穩(wěn)定性來看，南天蕉各組標(biāo)準(zhǔn)偏差介于 0.04～0.06，更為穩(wěn)定；而巴西蕉波動(dòng)范圍介于0.02～0.07，發(fā)病率可能受環(huán)境因素影響更為敏感。
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本文編號：2881930