立枯絲核菌AG1-IA誘導(dǎo)玉米差異蛋白的分析.pdf

1、紋枯病是玉米的一種重要病害，由立枯絲核菌RhizoctoniasolaniKühn引起，由于該病害危害玉米近地面幾節(jié)的葉鞘和莖桿，引起莖基腐敗，破壞輸導(dǎo)組織，影響水分和營養(yǎng)的輸送，因此造成的損失較大。近年來在我國表現(xiàn)出加重和蔓延的趨勢，目前該病已作為國內(nèi)抗病育種的目標(biāo)。利用常規(guī)育種方法選育抗病品種，不僅育種周期長，并且育種周期內(nèi)由于病原菌的流行，生理小種致病性以及植物與病原菌的互作關(guān)系都容易改變。因此利用新技術(shù)深入研究玉米對紋枯病的感病

2、和抗病機制，對于從機理上解決植物病害問題具有重要意義。 本研究采用本課題組多年篩選鑒定出的高耐玉米紋枯病材料R15和高感材料掖478，紋枯病菌為立枯絲核菌高致病性融合菌群AG1-IA。溫室培育至拔節(jié)期，采用人工嵌入法將兩粒布滿菌絲的麥粒接種到植株下位第三葉鞘，分別取接種后12h、24h、36h、48h、72h的玉米第三下位的葉片為處理材料，未接菌同位葉為對照材料，提取總蛋白。 接菌后的不同發(fā)病癥狀表明R15對病原菌具有較

3、好的抵抗性，其侵染時間大約在接菌后24h左右，大面積侵染時間大約在接菌后48h左右。而掖478對病原菌抵抗力較差，在接菌后12h之后就已經(jīng)被侵染，并在24h時已經(jīng)表現(xiàn)出擴大侵染癥狀，36h～48h是大面積侵染時期。這一結(jié)果與本課題組的其他研究結(jié)果基本一致。 本次試驗對蛋白質(zhì)雙向電泳體系進行了部分優(yōu)化：在裂解液中加入硫脲增強了蛋白的可溶性；反復(fù)的沉淀洗滌和鹽橋的應(yīng)用減少了鹽分的影響；用梯度濃度的標(biāo)準(zhǔn)蛋白代替梯度體積進行定量減少了試

4、驗誤差等。 經(jīng)過電泳分析，從2-DE圖譜上找到了15個感興趣的差異表達蛋白點。通過基質(zhì)輔助激光解析電離飛行時間質(zhì)譜技術(shù)獲得肽質(zhì)量指紋圖譜，數(shù)據(jù)庫搜索比對后，初步鑒定出高于閾值的5個點和其他一些相關(guān)的有功能的點：增量表達的莽草酸激酶Ⅰ、細(xì)胞分裂素受體組氨酸激酶、鐵氧一硫氧蛋白還原酶催化亞基(FTR-C)和細(xì)胞分裂周期蛋白48(CDC48)；減量表達的磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亞基、光合系統(tǒng)Ⅰ反應(yīng)中心N亞基和ATP合成酶CF1-α亞

5、基。 莽草酸激酶與芳香族氨基酸合成有關(guān)，其增量表達可以使玉米植株合成更多的類黃酮、木質(zhì)素等物質(zhì)，增強植株抗病性。細(xì)胞分裂素和乙烯信號傳導(dǎo)途徑存在部分重疊的通路，相信被侵染后，細(xì)胞分裂素的增加能引發(fā)部分乙烯抗病系統(tǒng)。FTR是一個普遍存在的氧化還原系統(tǒng)，在抗氧化和氧化還原調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用，植物能通過增加FTR來清除病菌侵染后爆發(fā)的活性氧。因為這些蛋白在R15中的增量表達高于掖478，因此R15抗病性高于掖478。 CDC48

6、參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白的降解，表明玉米在受侵染后細(xì)胞器開始被破壞。磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶是植物光合作用過程中固定CO2的關(guān)鍵酶，參與植物體內(nèi)的碳素循環(huán)；ATP合成酶參與電子傳遞，是細(xì)胞內(nèi)能量轉(zhuǎn)換的核心酶；光合系統(tǒng)Ⅰ蛋白質(zhì)分子負(fù)責(zé)利用光能把二氧化碳轉(zhuǎn)變成碳和氧氣，吸收光能傳遞電了。掖478中這些蛋白的減量表達趨勢比R15明顯，表明掖478在受立枯絲核菌AGI-IA侵染后，物質(zhì)和能量代謝受到的抑制甚至破壞比R15嚴(yán)重，因此病情更重。