苹果青霉病害致病菌Penicillium expansum候选效应子的系统发掘与功能分析的初步研究

作     者：李明艳 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王云

授予年度：2019年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：Penicillium expansum 青霉病害 转录组 分泌蛋白组 效应子 

摘      要：Penicillium expansum是苹果采后青霉病害的主要病原菌。青霉病害的发生不仅造成采后苹果巨大经济损失,而且***分泌产生的次生代谢物棒曲霉素(patulin)有致畸、致癌和免疫毒性,威胁人类健康。尽管已有不少控制苹果青霉腐烂病害的报道,但对***侵染过程和机理的研究鲜有报道。本论文主要是在宿主植物组织诱导物存在条件下,利用转录组学和分泌蛋白组学方法对***基因和分泌蛋白的表达情况进行差异分析,发掘候选致病效应子,进而探究***侵染机制,为防控苹果采后青霉腐烂病害提供新策略。研究获得的具体成果及结论如下:1、转录组(RNA-Seq)分析显示,与对照(察氏培养基)相比,宿主植物组织培养基(苹果汁)中培养的***在24 h有3786个基因、72 h有4840个基因上调表达(p≤0.05),GO注释分类显示差异基因涉及23类生物学过程(biological process,BP),15类细胞组分(cellular component,CC)和14类分子功能(molecular function,MF),富集程度较高的亚类包括细胞(cell)、结合(binding)和催化活性(catalytic activity)等。KOG功能分析,上调表达基因涉及的22类主要包括脂质运输,代谢(lipid transport and metabolism)、次级代谢产物的生物合成,转运,分解代谢(secondary metabolites biosynthesis,transport and catabolism)和通用功能预测(general function prediction only)等。上调表达基因信号肽扫描分析,鉴定其中的550个(24 h)和727个(72 h)为分泌蛋白的编码基因。随机挑选13个上调表达基因进行qRT-PCR验证,基因表达丰度变化与RNA-Seq分析结果基本一致。2、利用HPLC-MS/MS技术对苹果汁培养基中***的胞外分泌蛋白进行分析鉴定,共鉴定出166个(24 h)和272个(72 h)胞外分泌蛋白,其中功能已知的分泌蛋白与RNA-Seq信号肽预测的分泌蛋白数据基本吻合。鉴定得到的胞外分泌蛋白其主要包括与碳水化合物代谢、次生代谢等相关蛋白及一部分功能未知的蛋白。3、结合RNA-Seq数据与分泌蛋白组数据选择PEX169590(Lipase,class 3)、PEX131490(Peptidase aspartic,catalytic)和PEX148740(Peptidase S10,serine carboxypeptidase)基因作为候选效应子进行生化和分子水平功能分析;结果显示,在三种酶特异性抑制剂存在条件下,***侵染和青霉病害的发生受到明显抑制,表明这三个基因在***侵染过程中可能发挥着关键作用。