水稻稻瘟病菌致病機(jī)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(diǎn)、病害循環(huán)、防止措施等，同時(shí)概述了稻瘟病菌致病機(jī)理的相關(guān)研究進(jìn)展。闡述了過(guò)氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機(jī)制。闡明了過(guò)氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機(jī)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(jī)制。系統(tǒng)解析了MoGT2在稻瘟病菌菌絲生長(zhǎng)、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(jī)理。介紹了轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子MoSom1磷酸化位點(diǎn)Ser227對(duì)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(duì)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(shí)用參考價(jià)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(diǎn)、病害循環(huán)、防止措施等，同時(shí)概述了稻瘟病菌致病機(jī)理的相關(guān)研究進(jìn)展。闡述了過(guò)氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機(jī)制。闡明了過(guò)氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機(jī)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(jī)制。系統(tǒng)解析了MoGT2在稻瘟病菌菌絲生長(zhǎng)、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(jī)理。介紹了轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子MoSom1磷酸化位點(diǎn)Ser227對(duì)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(wú)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(yán)重的病害之一。嚴(yán)重年份導(dǎo)致減產(chǎn)可達(dá)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(jī)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(jī)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(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染以及病原菌抗藥性等問(wèn)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(jī)制，可以為水稻病害防治和新藥開發(fā)提供分子靶點(diǎn)，也對(duì)其他植物病原真菌致病機(jī)理的認(rèn)識(shí)具有重要的作用。
本書以稻瘟病菌為研究對(duì)象，通過(guò)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(duì)稻瘟病菌致病相關(guān)基因的分子功能進(jìn)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(jiǎn)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(diǎn)、病害循環(huán)等，同時(shí)概述了稻瘟病菌致病機(jī)理的相關(guān)研究進(jìn)展。第二章為過(guò)氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機(jī)制。通過(guò)構(gòu)建ATMT突變體庫(kù)鑒定到了一個(gè)編碼過(guò)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(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、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(guò)氧化物酶體基質(zhì)蛋白的輸入。闡明了過(guò)氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機(jī)制。第三章為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子MoSom1磷酸化位點(diǎn)Ser227對(duì)稻瘟病菌致病性的影響。通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子MoSom1進(jìn)行生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，MoSom1中含有8個(gè)預(yù)測(cè)的PKA磷酸化位點(diǎn)，通過(guò)點(diǎn)缺失和點(diǎn)突變技術(shù)明確了MoSom1磷酸化位點(diǎn)Ser227對(duì)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(jī)制。通過(guò)對(duì)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(zhǎng)、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(jī)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(gè)方面探討了水稻稻瘟病的防治策略。第六章是對(duì)全書的總結(jié)與展望。
本書由河南省重點(diǎn)研發(fā)與推廣專項(xiàng)(科技攻關(guān))項(xiàng)目(222102110295)和河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(23A210006)資助出版。
本書在撰寫的過(guò)程中參考和引用了一些參考文獻(xiàn)，在此對(duì)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(qǐng)同行專家給予批評(píng)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(jī)制研究004
1.2.1分生孢子形成機(jī)制004
1.2.2寄主表面的識(shí)別機(jī)制006
1.2.3黑色素的合成008
1.3參與侵染過(guò)程的信號(hào)途徑研究進(jìn)展009
1.3.1cAMP信號(hào)途徑009
1.3.2MAPK信號(hào)途徑016
1.3.3稻瘟病菌Ca2+信號(hào)途徑021
1.4研究目的與意義023
參考文獻(xiàn)024

第二章過(guò)氧化物酶體蛋白MoPex1調(diào)控稻瘟病菌致病性的分子機(jī)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(shí)驗(yàn)方法046
2.3結(jié)果與分析064
2.3.1稻瘟菌ATMT突變體庫(kù)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(bǔ)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(guò)氧化物酶體基質(zhì)蛋白的輸入076
2.3.9MoPex1定位于過(guò)氧化物酶體077
2.3.10ΔMopex1突變體中脂滴的轉(zhuǎn)運(yùn)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(xiàn)082

第三章轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子MoSom1磷酸化位點(diǎn)Ser227對(duì)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(shí)驗(yàn)方法095
3.2.8稻瘟菌常用實(shí)驗(yàn)方法102
3.3結(jié)果與分析106
3.3.1預(yù)測(cè)位點(diǎn)缺失突變體的表型分析106
3.3.2MoSOM1點(diǎn)突變轉(zhuǎn)化子的表型分析107
3.3.3MoSom1中的S227位點(diǎn)的磷酸化對(duì)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(diǎn)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(diǎn)是PKA磷酸化位點(diǎn)113
參考文獻(xiàn)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(shí)驗(yàn)方法124
4.2.8稻瘟菌常用實(shí)驗(yàn)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(bǔ)菌株的獲得141
4.3.4MoGT2參與調(diào)控稻瘟病菌的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)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(duì)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(xiàn)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(xiàn)158

第六章結(jié)論與討論、創(chuàng)新點(diǎn)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(duì)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(diǎn)168
6.3 展望168
參考文獻(xiàn)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