食线虫真菌圆锥掘氏梅里霉进化与侵染机制的组学分析

第一章引言 (1)

1.1植物寄生线虫病害及其防治 (1)

1.1.1 植物寄生线虫病害 (1)

1.1.2 植物寄生线虫病害的化学防治 (1)

1.1.3 植物寄生线虫病害的生物防治 (2)

1.2食线虫真菌及其基因组学研究现状 (3)

1.2.1 捕食型真菌 (3)

1.2.2 卵寄生型真菌 (4)

1.2.3 内寄生型真菌 (5)

1.2.4 食线虫真菌基因组学研究 (6)

1.3食线虫真菌潜在毒力因子 (7)

1.3.1 食线虫真菌毒力因子 (7)

1.3.2 重要蛋白酶Pr1C研究概况 (8)

1.4内寄生型真菌圆锥掘氏梅里霉 (9)

1.5立题依据和技术路线 (11)

1.5.1 立题依据 (11)

1.5.2 技术路线 (12)

第二章圆锥掘氏梅里霉进化与适应机制分析 (13)

2.1材料与方法 (13)

2.1.1 材料与试剂 (13)

2.1.2 实验方法 (14)

2.2结果与分析 (15)

2.2.1 圆锥掘氏梅里霉基因组概况 (15)

2.2.2 直系同源蛋白比较与分析 (21)

2.2.3 编码基因的功能分类 (24)

2.2.4 专性内寄生方式的适应性 (26)

2.3小结与讨论 (30)

第三章圆锥掘氏梅里霉重要侵染基因分析 (31)

3.1材料与方法 (31)

3.1.1 材料与试剂 (31)

3.1.2 实验方法 (32)

3.2分析结果 (34)

3.2.1 转录组分析 (34)

3.2.2 圆锥掘氏梅里霉特有的重要蛋白质 (35)

3.2.3 应激和信息素的感受和信号传导 (38)

3.2.4 小分子分泌蛋白，病原菌-宿主互作蛋白和毒力岛 (39)

3.2.5 表面蛋白 (42)

3.2.6 体壁降解酶 (46)

3.2.7 次生代谢产物 (49)

3.3 小结与讨论 (61)

第四章毒力因子枯草杆菌蛋白酶Pr1C的分析与鉴定 (63)

4.1实验方法 (63)

4.1.1 序列注释与预测 (63)

4.1.2 生物信息学预测 (63)

4.1.3 隐马尔可夫模型 (63)

4.2分析结果 (64)

4.2.1 Pr1C序列特征 (64)

4.2.2 Pr1C的结构域和基序组成 (66)

4.2.3 系统发育分析 (69)

4.2.4 特异序列鉴定真菌中Pr1C (70)

4.3小结与讨论 (74)

第五章全文结论 (75)

参考文献 (76)

致谢 (85)

作者简历 (86)

图目录

图1.1 捕食型真菌少孢节丛孢菌的寄生及腐生周期 (4)

图1.2 卵寄生真菌厚垣普奇尼亚菌侵染根结线虫卵 (5)

图1.3 兼性内寄生食线虫真菌明尼苏达被毛孢的孢子及其侵染线虫时期 (6)

图1.4扫描电镜观察圆锥掘氏梅里霉分生孢子 (9)

图1.5 圆锥掘氏梅里霉单菌落在培养基上的形态 (10)

图1.6 专性内寄生真菌圆锥掘氏梅里霉的侵染周期 (10)

图2.1 圆锥掘氏梅里霉基因组结构 (15)

图2.2 11个DDE转位酶的核苷酸序列比对 (18)

图2.3 圆锥掘氏梅里霉预测蛋白组的全局比对分析 (21)

图2.4 圆锥掘氏梅里霉预测蛋白组的真核同源基因功能分类 (24)

图2.5 圆锥掘氏梅里霉蛋白家族的收缩与扩张 (27)

图2.6 圆锥掘氏梅里霉较其他五种兼性寄生真菌缺失的部分代谢途径 (27)

表2.9 圆锥掘氏梅里霉与植物或昆虫病原菌中的植物生物质降解酶基因数目比较28 图3.1 圆锥掘氏梅里霉的应激和信息素的感受和信号传导途径 (39)

图3.2 圆锥掘氏梅里霉与其他真菌中SSP蛋白家族比较分析 (40)

图3.3 圆锥掘氏梅里霉中预测的1129个与致病性或存活性有关的病原菌-宿主互作蛋白 (42)

图3.4 几丁质酶及枯草杆菌蛋白酶分析 (46)

图3.5 圆锥掘氏梅里霉基因组中次级代谢产物基因簇的结构组成 (49)

图3.6 圆锥掘氏梅里霉drechmerins合成途径及不同侵染时期的转录情况 (61)

图4.1 Pr1C的结构域和基序组成 (67)

图4.2 50个Pr1C的fn3_5 结构域序列比对分析 (68)

图4.3 MEME鉴定获得9个基序的序列 (69)

图4.4 系统发育分析及结构域组成 (70)

表目录

表1.1 典型的食线虫真菌侵染结构 (3)

表2.1 主要仪器 (14)

表2.2 圆锥掘氏梅里霉基因组测定及组装 (15)

表2.3 圆锥掘氏梅里霉与其他近源子囊真菌及食线虫真菌基因组特征比较 (16)

表2.4 圆锥掘氏梅里霉中与参与构巢曲霉无性孢子形成基因的直系同源基因 (19)

表2.5 圆锥掘氏梅里霉中与参与镰刀菌属无性孢子形成基因的直系同源基因 (20)

表2.6 食线虫真菌较植物病原菌及昆虫病原菌特有的基因 (22)

表2.7 圆锥掘氏梅里霉和绿僵菌蛋白的KEGG代谢途径功能分类 (25)

表2.8 本研究中部分真菌的基因组特征 (25)

表2.9 圆锥掘氏梅里霉与植物或昆虫病原菌中的植物生物质降解酶基因数目比较28 表2.10 圆锥掘氏梅里霉较五种兼性内寄生真菌缺失的基因 (28)

表3.1 实验菌株 (31)

表3.2 不同侵染阶段差异表达基因的KOG分布 (34)

表3.3 圆锥掘氏梅里霉特有基因及其转录情况 (35)

表3.4 圆锥掘氏梅里霉SSP的功能结构域注释 (41)

表3.5 表面蛋白基因家族及数目 (42)

表3.6 凝集素编码基因及其转录情况 (44)

表3.7 表面糖蛋白基因及转录情况 (45)

表3.8 圆锥掘氏梅里霉中前50个特异复制的结构域 (47)

表3.9 重要枯草杆菌蛋白酶的转录情况 (49)

表3.10 圆锥掘氏梅里霉NRPS、PKS和NRPS-PKS基因及其不同生活时期的转录情况 (50)

表3.11 圆锥掘氏梅里霉次级代谢产物基因及其不同生活时期的转录情况 (50)

表4.1 本研究中所有的50个Pr1C相关信息 (64)

表4.2 proteinase K–like subtilisin序列的基本信息 (66)

表4.3 圆锥掘氏梅里霉中12个全长Pr1C的基本序列信息 (66)

表4.4 具有不同保守位点的3个Pr1C (67)

表4.5 CMS Blast结果和Pfam搜索新鉴定的Pr1C (71)

表4.6 在三种食线虫真菌中新鉴定的Pr1C/ Pr1C (74)

英文缩略表

英文缩写英文全称中文名称

D. coniospora Drechmeria coniospora 圆锥掘氏梅里霉PCR Polymerase chain reaction 多聚酶链式反应Amp Ampicillin氨苄青霉素

Km Kanamycin 卡那霉素

qRT-PCR Quantitative real-time PCR 实时定量PCR mRNA Messenger RNA 信使RNA

EDTA Ethylene dinitrilotetracetic acid 乙二胺四乙酸

rpm Rotation per minute 转/分钟

Tris Tris (hytdroxymethyl) aminomethane 三羧甲基氨基甲烷kD Kilodaltons千道尔顿

kb Kilobase 千碱基对

DNA Deoxyribonucleic acid 脱氧核糖核酸

bp Base pair 碱基对

μL Microliter 微升

NRPS Nonribosomal peptide synthetases 非核糖体多肽合成酶PKS Polyketide synthase 聚酮合酶

MS Mass spectroscopy 质谱分析