加纳木霉对山新杨幼苗促生作用及其转录组构建

作     者：苗嘉琪 

作者单位：东北林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刁桂萍

授予年度：2022年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 

主      题：加纳木霉 山新杨 促生作用 转录组 生防基因 

摘      要：木霉属真菌(Trichoderma spp.)是一类重要的、分布广泛的生防菌,许多研究表明它对多种植物病害具有较好的生物防治作用,并且能够促进植物生长。本研究以加纳木霉(T.ghanense)为研究对象,以山新杨(Populus davidiana×P.bolleana)组培移栽苗为试验材料,初步探究加纳木霉(T.ghanense)对山新杨幼苗的促生作用。在此基础上,构建了不同诱导条件下加纳木霉菌株的转录组,对转录组中生物防治相关基因进行了筛选及定量表达分析。主要研究结果如下:采用不同浓度的加纳木霉分生孢子悬浮液(1.5×10、1.5×10和1.5×10cfu/m L)灌施于山新杨组培移栽苗根围,测定山新杨幼苗的生长量、生物量、净光合作用强度以及叶片中叶绿素含量的变化,对照组为只浇灌自来水的山新杨组培移栽苗。实验结果表明,T2和T3处理的山新杨地茎、根长、叶片数、鲜重和干重均显著高于对照组,且平均株高在处理60 d时分别增长了52.16%和63.99%;同时,处理组叶片的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素(a+b)的含量均显著高于对照组(P0.05);处理组山新杨的净光合作用强度(Pn)日变化整体趋势相近,均先升高后下降,呈单峰曲线,并在中午12:00达到峰值,而且T2和T3处理组叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)和胞间CO(Ci)显著高于对照组(P0.05)。结果表明加纳木霉能够促进山新杨生长,有效提高山新杨叶片光合作用,且T2和T3组的促生效果最佳。为初步研究加纳木霉对山新杨抗性的影响,利用加纳木霉不同孢子悬浮根施于山新杨移栽苗,然后分别于0 h、1 h、3 h、6 h、12 h、1 d、5 d、10 d、15 d测定山新杨叶片中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)等4种防御酶活性以及脯氨酸和可溶性蛋白含量的变化。实验结果显示,与对照组相比,加纳木霉能够提高山新杨移栽苗叶片中4种防御酶活性及脯氨酸(PRO)的含量。这些结果初步表明加纳木霉能够有效提高山新杨的防御酶活性,进而提高植物抗性,具有较大的生防潜力。用8种诱导培养基分别诱导培养加纳木霉并构建加纳木霉响应不同诱导条件的转录组,共获得2.48 Gb的数据。经一系列拼接、组装及去冗余共获得Unigene 30 312个,将测序获得的非冗余Unigene与COG数据库进行比对,对其功能进行预测及分类。这些Unigene共被分为25个功能类别。GO注释及功能分类统计,结果共有14 591个Unigene被归入3大类38小类中。KEGG代谢通路富集分析共有9 715个Unigene被注释到158个Pathway中,这些Unigene中大部分能够参与代谢途径与次生代谢产物的生物合成、淀粉与蔗糖代谢等。进一步对加纳木霉转录组的数据进行分析,共获得三类与真菌病害生防相关基因,主要包括与木霉竞争作用机制类相关的基因10条、重寄生机制相关的基因298条、抗生机制相关的基因37条,共计345条基因。这些研究结果为进一步开展木霉生防机理、开发与生防功能相关基因以及研制生物制剂等方面研究奠定一定基础。此外,利用实时荧光定量RT-q PCR技术分别研究了14个生防基因在9种不同培养条件下(MM、C饥饿、N饥饿、1%山新杨的叶粉或茎粉、1%杨树叶枯病或杨树烂皮病病原菌的细胞壁、5%杨树叶枯病病原菌或杨树烂皮病病原菌的发酵液)的表达模式。结果表明,在不同诱导条件下,14种基因的表达均发生了不同程度的变化,表明这些基因参与了加纳木霉与植物或植物病原真菌之间的识别,并可能在加纳木霉与植物病原真菌拮抗过程、参与刺激山新杨的产生抗病性中发挥一定作用。