花生抗黄曲霉菌产毒机制的研究
花生抗黄曲霉菌产毒机制的研究
【摘要】： 花生(Arachis hypogaea L.)是我国重要的油料与经济作物之一,总产量和总产值均已跃居国产油料作物的首位,且其单位面积产量和产油量高、种植效益好、国际竞争力强,发展花生生产对于保障植物油脂和蛋白质供给、提高农业生产效益、增加农民收入具有重要作用。然而,黄曲霉毒素污染严重危及花生及其制品的食用安全性、消费者健康和国际贸易,是制约花生产业持续发展的关键风险因子。培育抗黄曲霉花生品种是防控毒素污染最为经济有效的措施,而系统开展花生抗黄曲霉菌产毒机制的研究则是深化这一抗性遗传改良的基础。花生对黄曲霉菌产毒的抗性(抗产毒)是应答黄曲霉菌侵害的主动防御反应,探讨和揭示抗产毒机制具有重要的理论意义和实用价值。本研究利用典型的抗产毒花生品种中花6号(抗)和高产毒品种中花12(感),利用转录组测序技术,首次比较了抗、感花生应答黄曲霉菌产毒的基因表达差异,分析了黄曲霉菌与抗、感花生互作的基因表达差异,探讨了白藜芦醇与花生抗产毒的关系及其抑制黄曲霉毒素合成的分子机制。主要结论如下。1、明确了典型抗、感花生成熟种子应答黄曲霉菌产毒的基因表达变化及差异。受黄曲霉菌侵染后,抗、感花生种子中均有大量基因的表达发生了改变,其中表现上调表达的差异基因比下调表达的多。与高产毒花生相比,抗产毒花生能迅速启动较多防卫反应来抵御黄曲霉菌的产毒,其中病程相关蛋白(PR-1、PR-2、PR-5、PR-10)、转录因子(WRKY、bZIP、ERF)和类苯基丙烷(PAL、C4H、4CL、STS、CHS)等抗性相关基因上调表达水平高,且维持高水平表达的时间较长。2、首次以寄生于花生种子组织内的黄曲霉菌为研究对象,明确了抗产毒花生能有效抑制黄曲霉毒素合成相关基因的表达。黄曲霉菌在侵染高产毒花生中花12的过程中,与菌丝穿透力(faeC、abfB、mndA、pgxC)、分生孢子形成(RodA/RolA、AtfA、Con-6、Con-10、Pks P)和黄曲霉毒素合成(aflD、aflX、aflNa)等相关基因表现出显著上调表达,而在侵染抗产毒中花6号的过程中,这些基因的表达都受到了显著抑制,从而有效抑制了其定殖与摄取营养物质的能力及毒素合成前体物质的供应,表明中花6号具有抑制黄曲霉菌定殖、生长和黄曲霉毒素合成的主动抗性反应。3、通过离体处理,发现白藜芦醇能直接抑制黄曲霉毒素合成关键基因aflA和aflB的表达,限制毒素合成前体物质的供应;能提高超氧化物歧化酶基因的表达,减少氧胁迫对毒素合成的促进作用;能使stuA、fluG和flbC等分生孢子形成相关基因显著下调表达,减少分生孢子的形成和再侵染机率。结合白藜芦醇与花生产毒抗性的相关性分析,证实了中花6号白藜芦醇含量高是其产毒抗性强的重要机制之一。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
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