1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)侵染水稻引起的稻瘟病是水稻上一种最重要的毁灭性真菌病害,该病害严重限制全球水稻的生产,平均每年损失20%左右。生产上人们广泛地选育抗病品种防治此病,但由于该病原菌的致病性易变,新的致病小种的产生易导致新选育的抗病品种失去利用价值。因此,稻瘟病的防治始终是水稻生产上的一个重要难题,而控制该病原菌的一个重要前提是了解其生长发育及其致病过程的分子机制。稻瘟病菌的致病过程是稻瘟病菌和水稻寄主相互识别、相互作用的过程。对这一特异互作过程中的信号分子机制的解析对深入了解稻瘟病菌的致病机理、设计新型杀菌剂、提出新的植物病害控制策略具有重要的理论和应用价值。
在稻瘟病菌中,有一条非常重要的MAPK激酶途径是与细胞壁完整性相关的MPS1信号途径,即Mck1-Mkk1-Mps1。MPS1是S. cerevisiaeSLT2的同源基因,该基因是稻瘟病菌附着胞侵入及致病过程中所必需的基因。mps1突变体气生菌丝和产孢量显著减少、附着胞不能侵入寄主,但能诱导植物的防卫反应。同时,突变体菌丝自溶,对细胞壁裂解酶敏感(Xu et al.,1998)。MCK1(MAPKKK)是S. cerevisiae BCK1的同源基因,该基因缺失突变体产孢量下降、致病能力丧失,菌丝自溶、细胞壁完整性出现缺陷(Jeon et al.,2008)。在申请者所在实验室的前期研究过程中还发现,缺失MoMKK1(MAPKK)基因的突变体也存在明显的菌丝自溶现象,丧失产孢能力、致病性显著下降(Yin et al., 2015)。
同时,还发现细胞壁完整性相关的Mps1-MAPK途径参与到稻瘟病菌的自噬过程中(结果未发表)。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:通过对Mps1-MAPK通路中相关蛋白(MoMck1,MoMkk1,MoMps1)与稻瘟病菌中细胞自噬(Autophagy)蛋白进行互作验证,
研究内容:构建细胞壁完整性通路蛋白和稻瘟病菌中Atg蛋白的酵母双杂交载体,筛选稻瘟病菌中与Mps1-MAPK通路蛋白互作的Atg蛋白,找到Mps1-MAPK参与调控稻瘟病菌自噬过程的突破口,为进一步研究二者的调控机制提供基础。
拟解决的关键问题:①Mps1-MAPK通路中相关蛋白(MoMck1,MoMkk1,MoMps1)与稻瘟病菌中细胞自噬(Autophagy)蛋白酵母双杂交载体的构建;
3. 研究的方法与方案
研究方法:
酵母双杂载体构建参考及酵母双杂操作参考
技术路线:①通过网站http://broadinstitutes.org/annotation/genome/magnaporthe_grisea/查找Mps1-MAPK通路基因和ATG基因的cDNA序列并进行克隆。PCR产物经相应的限制性酶切后,分别克隆到酵母表达载体pAD-GAL4和pBD-GAL4中 ,经测序验证后备用;
4. 研究创新点
由于稻瘟病菌的致病性易变,新的致病小种的产生易导致新选育的抗病品种失去利用价值。长期以来,稻瘟病的防治始终是水稻生产上的一个重要难题,而控制该病原菌的一个重要前提是了解其生长发育及其致病过程的分子机制。本研究通过对细胞壁完整性相关蛋白调控病菌细胞自噬过程的研究,对深入了解稻瘟病菌的致病机理、进一步认知细胞壁完整性通路与细胞自噬的关系、设计新型杀菌剂、提出新的植物病害控制策略具有重要的理论和应用价值。
5. 研究计划与进展
①2016年9月~2016年10月构建MoMck1,MoMkk1,MoMps1以及Atg蛋白的酵母双杂载体;
②2016年10月~2016年12月酵母双杂筛选与Mps1-MAPK通路互作的Atg蛋白;
③2016年12月~2017年3月进一步验证筛选到的Atg蛋白与Mps1-MAPK通路的相关蛋白的互作。
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