论文部分内容阅读
炭疽菌(Colletotrichum)是一类能造成重大经济损失的病原真菌,几乎感染所有农田作物、蔬菜和水果,其中部分作物感染炭疽菌后会造成严重的作物损失。果生刺盘孢(Colletotrichum fructicola)是炭疽菌属下的一类重要致病种,可侵染多达17个属的植物,危害严重,具有明显的生物和地域多样性。真菌病毒(Fungal viruses/mycoviruses)是一类寄生于真菌细胞并且在真菌体内自我复制的病毒。通常情况下,大部分真菌病毒呈潜伏侵染。然而有些真菌病毒在寄生真菌的过程中会改变寄主真菌的表型。例如改变生长速度、致病能力和产孢能力等。这类真菌病毒有潜力作为生物防治材料防治作物真菌病害,同时病毒与寄主的互作可用来研究真菌的致病机理。本研究从感病柑橘叶片中分离获得一株果生刺盘孢菌株CSG2-3。初步致病性实验发现该菌株致病力弱。本论文拟以该果生刺盘孢菌株CSG2-3为材料,开展了真菌病毒相关研究工作,主要结果如下:(1)通过ds RNA提取的病毒筛选、高通量测序、常规测序以及基因组结构分析发现CSG2-3中含有多条ds RNA,其中ds RNA1包含一个Opening Reading Frame(ORF),编码653个氨基酸(aa)的RNA dependent RNA polymerase(Rd Rp)。BLASTP结果显示,ds RNA1编码产物与Colletotrichum gloeosporioides ourmia-like virus 1,Rhizoctonia solani ourmia-like virus 1和Penicillium ourmia-like virus 1等病毒具有明显的相似的基因组结构,其中与Colletotrichum gloeosporioides ourmia-like virus 1具有100%的相似性,因此ds RNA1命名为Colletotrichum gloeosporioides ourmia-like virus 1-Colletotrichum fructicola ourmia-like 1(Cf OLV1-Cg OLV1)。Ds RNA2同样包含一个ORF,编码619aa的Rd Rp,并且BLASTP结果同样表明与Plasmopara viticola lesion associated ourmia-like virus 37和Apple ourmia-like virus 1等具有相似的基因组结构。通过系统发育分析,ds RNA2应属于Boutoumiaviridae病毒科的新成员,命名为Colletotrichum fructicola ourmia-like 2(CfOLV2)。(2)通过病毒脱毒与水平转移证明CfOLV2引起寄主弱毒特性。病毒脱毒实验得到菌株CSG2-3-Y7,CSG2-3-F8和CSG2-3-F10。RT-PCR结果表明,CSG2-3-Y7中成功消除了CfOLV2,而CSG2-3-F8和CSG2-3-F10则完全不带病毒。对原始菌株CSG2-3和脱毒菌株进行生物学比较发现,脱毒菌株在菌落形态上和致病力上明显不同于原始菌株,表明CfOLV2可能与菌株的弱毒特性相关。进一步用CSG2-3与CSG2-3-Y7进行对峙培养,得到衍生菌株CSG2-3-Y7-D3和CSG2-3-Y7-D4。Ds RNA提取以及RT-PCR检测发现CfOLV2已经成功转入CSG2-3-Y7。同样用CSG2-3与脱毒菌株CSG2-3-Y7,衍生菌株CSG2-3-Y7-D3/D4进行生物学测定发现,衍生菌株在生物学现象方面已经呈现出原始菌株的特性。因此再次证明了菌株CSG2-3的弱毒特性是由CfOLV2引起。(3)发现与CfOLV2相关ds RNA片段。通过双链RNA提取发现,除了Cf OLV1-Cg OLV1与CfOLV2外,还检测到多条片段较小的ds RNA片段,命名为ds RNA-M。但是通过常规测序方法以及高通量测序均没发现其余的病毒序列。同时通过病毒脱毒,水平转移实验初步证明了ds RNA-M系列片段可能是CfOLV2的附属片段。(4)研究了病毒对寄主生物学性状的影响。以带毒菌株CSG2-3和完全脱毒菌株CSG2-3-F10为材料,对两者之间的菌落形态、产孢能力、孢子致病能力进行了测定。结果发现,CSG2-3中的菌丝形态扭曲,盘结,而CSG2-3-F10的菌丝形态伸展度较好。同时CSG2-3的产孢能力明显低于CSG2-3-F10,并且其孢子的致病力也呈明显的弱毒的特征。结果表明,菌株CSG2-3的弱毒特性可能与真菌病毒相关。选择了五个时间梯度(2h、4h、6h、8h、12h)对CSG2-3和CSG2-3-F10的附着胞萌发进行了观察,发现在附着胞萌发整个观察时间段,CSG2-3的附着胞萌发速度和黑色素形成时间都明显大于CSG2-3-F10,这与致病力减弱结果不一致。同时比较了CSG2-3和CSG2-3-F10在Na Cl、Sorbitol、V8以及SDS等培养基的生长情况。结果表明,病毒的存在可能不利于寄主真菌的抗逆生长,同时可能调节细胞壁完整性。(5)研究了CSG2-3和CSG2-3-F10之间的基因表达情况。对两者之间差异表达基因(Differentially Expressed Genes,DEGs)进行筛选,筛选得到218个上调基因,214个下调基因。GO功能分析表明,在GO分析的三个本体(ontology)中,大部分差异基因集中在分子功能(moleculat function)和生物过程(biological process)中。KEGG分析表明,在432个差异表达基因中,共34个基因参与41条通路。其中,戊糖、葡萄糖醛酸转换(Pentose and glucuronate interconversions,ko00040)和淀粉和蔗糖的代谢(Starch and sucrose metabolism,ko00500)为最富集的两条通路,其次是谷胱甘肽代谢(Glutathione metabolism,ko00480)。在参与41条通路当中,大部分为代谢途径通路,表明病毒的侵染可能调控寄主真菌的新陈代谢。随机选取15个基因进行荧光定量验证。结果证实了转录组数据的可靠性。(6)综上所述,本研究发现衰退菌株CSG2-3,证明其起衰退特性由病毒引起,确定了病毒对寄主的生物学和基因表达的影响。为进一步挖掘果生刺盘孢中真菌病毒生防因子以及为解析果生刺盘孢致病机理提供了较好的理论基础和实验材料。