GTPase激活蛋白MoGyp1在稻瘟病菌生长发育及致病过程中的功能分析开题报告

 2023-02-10 16:10:09

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

稻瘟病菌(Magnaportheoryzae)引发的稻瘟病是水稻上的最重要病害之一,在全世界稻区均有发生。据英联邦真菌学会(CMI,1981)记载,全球大约85个国家均发现了稻瘟病的危害。稻瘟病在水稻的整个生育期内均可以侵染水稻,遇到合适的外界条件,非常容易暴发成灾,平均每年给全世界水稻生产造成10%~20%的损失(Ou,1980),已经严重威胁着世界粮食生产安全(Talbot,2003)。因此,研究稻瘟病菌的致病机制可以为更好的防治稻瘟病提供理论基础,而且对其它植物病原菌的致病机制研究具有借鉴意义。

Rab蛋白时小分子G蛋白家族中最大的亚家族,为小GTP结合蛋白。Rab蛋白作为囊泡运输分子开关,不断在GDP和GTP结合状态之间转换,在囊泡形成,转运,粘附和融合过程中起重要作用。Rab蛋白可以通过直接或间接结合方式与待运输蛋白分子结合,使其进入囊泡。内吞和外泌过程中膜的转运需要各种不同Rab型蛋白,它们通过与特异性的GEFs(鸟嘌呤核苷酸转换因子)结合而被激活,又与GAPs(GTP酶激活蛋白)结合而失活(Grosshansetal.,2006)。

GYPs作为Rab型蛋白的特异性GAPs,参与了Rab型蛋白膜泡运输的过程。Gyp蛋白家族都含有一个具有GTPase活性的TBC结构域,可以通过对GTP的水解和GDP磷酸化对Rab在膜泡运输过程中的功能进行调节。前期实验发现稻瘟病菌中的MoGyp1参与稻瘟病菌对水稻的致病性,产孢量;同时,该基因的敲除突变体几丁质分布不均匀,原生质体释放变慢,细胞壁完整性发生改变(DuandNovick.,2001)。

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2. 研究的基本内容和问题

研究目标:阐明MoGyp1在稻瘟病菌致病过程中的生物学功能。

研究内容:构建MoGyp1的敲除载体和互补载体;分析突变体的生长、产孢及致病性等表型;分析突变体定位,进而阐明生物学功能。

拟解决的关键问题:构建敲除载体,获得敲除突变体。

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3. 研究的方法与方案

通过网站http://broadinstitutes.org/annotation/genome/magnaporthe_grisea/查找基因上下游的序列,分别选取ORF上下游1kb左右作为基因同源重组的上下臂,上游引物分别加限制性酶切位点KpnI、XholI(Mbuffer)、下游为SpeI、SacI(Mbuffer)。通过扩增片段、PCR产物回收纯化后连接pMD19-T-simple载体(TaKaRa,Dalian,China),后经过4-6小时或过夜37℃酶切后(也可以PCR产物直接酶切),将产物回收通过T4连接酶再分别插入pCX63载体中潮霉素两端的多克隆酶切位点。

以构建好的敲除载体为模板,用P1和P4引物通过PCR扩增敲除片段,纯化回收后用于稻瘟病菌的原生质体转化。利用基因重组原理,将敲除片段转化于野生型菌株Guy11中,对具有潮霉素抗性的转化子进行定量PCR和Southernblot验证,获得

基因敲除突变体,对突变体进行表型分析。

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4. 研究创新点

目前,防治稻瘟病主要采用选育和利用抗病丰产优质良种,但是由于稻瘟病菌小种在大田中非常容易发生变异,抗病品种种植3-5年之后,就降低甚至丧失对稻瘟病的抗性;另一方面,防治稻瘟病还可以采用化学药剂处理的方法,但是到目前为止,对稻瘟病有防效的药剂主要为三环唑类,因此设计并开发新的抗菌靶标尤为重要。因此,研究稻瘟病菌膜泡运输至关重要,MoGyp作为鸟苷酸交换因子,参与膜泡运输,并调控稻瘟病菌对水稻的致病力,深入研究其生物学功能对于开发新型杀菌剂靶标提供理论依据。

5. 研究计划与进展

2014年9月1日-2014年9月14日:引物设计及载体构建

2014年9月15日-2014年10月:原生质体转化和验证,获得突变体

2014年10月-2014年11月:突变体的表型测定

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