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由疫霉菌(Phytophthorainfestans(Mont.)deBary.)引起的马铃薯晚疫病,为世界范围马铃薯生产中危害最严重的真菌性病害,常年在生产中造成重大的产量损失。对晚疫病病原菌及病害防治研究,一直是全球科学研究的的重点领域。
本研究采用生物信息学分析和提取分泌蛋白、人工接种比较实验研究相结合的方法,对马铃薯晚疫病菌的分泌蛋白进行了初步分析。论文分为两个部分。第一部分使用信号肽分析软件SignalPv3.0,跨膜螺旋分析软件TMHMM-2.0和THUMBUP,信号肽切割位点分析软件PSORT,亚细胞器定位软件TargetPv1.01和锚定位点分析软件big—PIPredictor六种生物信息学软件对晚疫病菌全基因组22658个蛋白质氨基酸序列进行分析。发现在该物种22658个氨基酸序列中同时满足这六种软件,具有潜在分泌型信号肽的蛋白质氨基酸序列有671个,占总数的2.96%。从这些蛋白的功能描述可知,在671个测定的具有信号肽的分泌蛋白中,45个有功能描述,其余626个则描述为预测蛋白(predictedprotein)、假定蛋白(hlypotheticalprotein)、保守假定蛋白(conservedhypotheticalprotein)。在已有功能描述的45个分泌蛋白中,其功能主要集中在细胞信号的识别与传导(如基质细胞衍生因子2前体)、细胞代谢(如中性α—葡萄糖苷酶AB前体等)、能量形成及转运等方面。还有些相关于降解细胞壁组分的酶类,如葡萄糖苷酶等。一些是与激发子相似的假定蛋白(如与激发素蛋白相似的假定蛋白等),这些蛋白与晚疫病菌的毒性有关。第二部分将马铃薯晚疫病菌分泌蛋白粗提物和菌丝块分别接种离体叶片,24h后观察叶片病斑(水渍斑)发展变化情况,并将两者接种结果进行对比,检测晚疫病病原菌分泌蛋白粗提物是否与菌丝块都具有致病性。结果显示,分泌蛋白粗提物和菌丝块都具有致病性,证实预测的分泌蛋白对晚疫病致病性的功能作用。研究马铃薯不同品种体内的酶活性,发现包括苯丙氨酸酶(PAL),过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT),三种酶的活性与马铃薯的抗病性相关。在抗病品种中这些酶的活性都要普遍高于易感品种。
通过该项研究,可以进一步分离纯化分泌蛋白,利用双向电泳等方法定性,细分和明确分泌蛋白类型对马铃薯致病性的相关性。另外可以通过致病分泌蛋白接种马铃薯,研究植株及叶片酶的变化,分析和获得抗性酶活性物质,评价马铃薯品种的抗病性和抗性机理。可以深入分析这几种活性酶物质,为筛选控制病害的有机、安全药剂提供依据。