水稻稻瘟病菌致病机理及防控技术

本书介绍了稻瘟病菌的生物学特性，包括稻瘟病菌的危害特点、病害循环、防止措施等，同时概述了稻瘟病菌致病机理的相关研究进展。阐述了过氧化物酶体蛋白MoPex1调控稻瘟病菌致病性的分子机制。阐明了过氧化物酶体蛋白MoPex1调控稻瘟病菌致病性的分子机制和糖基转移酶蛋白MoGt2调控稻瘟病菌形态分化和致病性的分子机制。系统解析了MoGT2在稻瘟病菌菌丝生长、分生孢子产生、菌落疏水性和致病性等方面的作用，阐明了MoGt2调控稻瘟病菌形态分化和致病性的分子机理。介绍了转录调节子MoSom1磷酸化位点Ser227对稻瘟病菌致病性的影响。最后，从选育抗病品种、化学防治和生物防治等方面深入介绍了稻瘟病综合防控技术。
本书对生物技术、植保、作物学等专业科研人员和师生具有较好的理论指导和实用参考价值。

本书介绍了稻瘟病菌的生物学特性，包括稻瘟病菌的危害特点、病害循环、防止措施等，同时概述了稻瘟病菌致病机理的相关研究进展。阐述了过氧化物酶体蛋白MoPex1调控稻瘟病菌致病性的分子机制。阐明了过氧化物酶体蛋白MoPex1调控稻瘟病菌致病性的分子机制和糖基转移酶蛋白MoGt2调控稻瘟病菌形态分化和致病性的分子机制。系统解析了MoGT2在稻瘟病菌菌丝生长、分生孢子产生、菌落疏水性和致病性等方面的作用，阐明了MoGt2调控稻瘟病菌形态分化和致病性的分子机理。介绍了转录调节子MoSom1磷酸化位点Ser227对稻瘟病菌致病性的影响。另外，从选育抗病品种、化学防治和生物防治等方面深入介绍了稻瘟病综合防控技术。

水稻是世界上重要的粮食作物，由稻瘟病菌(有性态Magnaporthe oryzae，无性态Pyricularia oryzae)引起的稻瘟病是世界范围内危害水稻生产最严重的病害之一。严重年份导致减产可达到50%，甚至绝收。稻瘟病的病害循环起始于分生孢子与寄主植物的表面接触，在适宜的条件下，分生孢子萌发形成芽管，随后形成初生附着胞；随着黑色素的沉积和膨压的形成，附着胞逐渐成熟，凭借膨压形成的机械压力穿透寄主表皮而发生侵入，病菌侵入3～5天后形成褐色或灰褐色的病斑。由于其典型的侵染循环和成熟的分子遗传操作，稻瘟病菌与水稻互作系统已成为研究病原菌寄主植物互作机制的模式系统。目前，种植抗病品种和施用化学农药能有效地控制稻瘟病的发生。但是大量且不合理的农药施用会导致环境污染以及病原菌抗药性等问题；且病原菌变异迅速，导致抗病品种连续种植后易失去抗性。因此，从分子层面揭示稻瘟病菌的致病机制，可以为水稻病害防治和新药开发提供分子靶点，也对其他植物病原真菌致病机理的认识具有重要的作用。
本书以稻瘟病菌为研究对象，通过采用蛋白质组学、基因敲除、酵母双杂交、荧光定量PCR、透射电镜等前沿技术对稻瘟病菌致病相关基因的分子功能进行了系统深入的研究。
本书内容分为6章：第一章为绪论，简要介绍了稻瘟病菌的生物学特性，包括稻瘟病菌的危害特点、病害循环等，同时概述了稻瘟病菌致病机理的相关研究进展。第二章为过氧化物酶体蛋白MoPex1调控稻瘟病菌致病性的分子机制。通过构建ATMT突变体库鉴定到了一个编码过氧化物酶体Peroxin 1(Pex1)的蛋白MoPex1，ΔMopex1突变体致病性丧失，并且在菌丝营养生长、分生孢子产生和附着胞的形成上存在缺陷；MoPEX1的缺失阻止了过氧化物酶体基质蛋白的输入。阐明了过氧化物酶体蛋白MoPex1调控稻瘟病菌致病性的分子机制。第三章为转录调节子MoSom1磷酸化位点Ser227对稻瘟病菌致病性的影响。通过对转录调节子MoSom1进行生物信息学分析发现，MoSom1中含有8个预测的PKA磷酸化位点，通过点缺失和点突变技术明确了MoSom1磷酸化位点Ser227对稻瘟病菌致病性的影响。第四章为糖基转移酶蛋白MoGt2调控稻瘟病菌形态分化和致病性的分子机制。通过对糖基转移酶蛋白MoGt2分子功能的研究，系统解析了MoGT2在稻瘟病菌菌丝生长、分生孢子产生、菌落疏水性和致病性等方面的作用，阐明了MoGt2调控稻瘟病菌形态分化和致病性的分子机理。第五章为稻瘟病综合防控技术。分别从抗病育种、化学防治和生物防治3个方面探讨了水稻稻瘟病的防治策略。第六章是对全书的总结与展望。
本书由河南省重点研发与推广专项(科技攻关)项目(222102110295)和河南省高等学校重点科研项目(23A210006)资助出版。
本书在撰写的过程中参考和引用了一些参考文献，在此对相关作者表示衷心的感谢！
由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，敬请同行专家给予批评和指正。

著者
2024年5月

第一章绪论001
1.1稻瘟病与稻瘟病菌001
1.2稻瘟病菌致病性的分子机制研究004
1.2.1分生孢子形成机制004
1.2.2寄主表面的识别机制006
1.2.3黑色素的合成008
1.3参与侵染过程的信号途径研究进展009
1.3.1cAMP信号途径009
1.3.2MAPK信号途径016
1.3.3稻瘟病菌Ca2+信号途径021
1.4研究目的与意义023
参考文献024

第二章过氧化物酶体蛋白MoPex1调控稻瘟病菌致病性的分子机制研究034
2.1引言034
2.2材料与方法037
2.2.1供试菌株037
2.2.2供试植物材料038
2.2.3质粒载体038
2.2.4筛选抗生素038
2.2.5分子生物学试剂039
2.2.6培养基和试剂040
2.2.7实验方法046
2.3结果与分析064
2.3.1稻瘟菌ATMT突变体库的建立及致病缺陷突变体的获得064
2.3.2致病缺陷突变体T-DNA插入位置的鉴定065
2.3.3MoPEX1敲除突变体的获得066
2.3.4MoPEX1互补转化子的获得067
2.3.5MoPEX1基因在稻瘟菌侵染寄主植物中起重要作用068
2.3.6ΔMopex1产孢量显著下降069
2.3.7MoPEX1是附着胞正常发育所必需的071
2.3.8MoPEX1的缺失阻断了过氧化物酶体基质蛋白的输入076
2.3.9MoPex1定位于过氧化物酶体077
2.3.10ΔMopex1突变体中脂滴的转运和降解延迟078
2.3.11MoPEX1参与脂肪酸的利用079
2.3.12MoPex1与MoPex6互作081
参考文献082

第三章转录调节子MoSom1磷酸化位点Ser227对稻瘟病菌致病性的分子功能研究086
3.1引言086
3.2材料与方法087
3.2.1供试菌株087
3.2.2供试植物材料087
3.2.3质粒载体087
3.2.4筛选抗生素088
3.2.5分子生物学试剂088
3.2.6培养基和试剂090
3.2.7常规分子生物学实验方法095
3.2.8稻瘟菌常用实验方法102
3.3结果与分析106
3.3.1预测位点缺失突变体的表型分析106
3.3.2MoSOM1点突变转化子的表型分析107
3.3.3MoSom1中的S227位点的磷酸化对于致病性是必需的109
3.3.4ΔMosom1/MoSOM1S227V和ΔMosom1/MoSOM1S227Y不能产生分生孢子111
3.3.5MoSom1中S227位点的磷酸化在附着胞的形成中起重要作用112
3.3.6MoSom1中S227位点是PKA磷酸化位点113
参考文献113

第四章糖基转移酶蛋白MoGt2调控稻瘟病菌形态分化和致病性的分子功能研究115
4.1引言115
4.2材料与方法116
4.2.1供试菌株116
4.2.2供试植物材料117
4.2.3质粒载体117
4.2.4筛选抗生素117
4.2.5分子生物学试剂117
4.2.6培养基和试剂118
4.2.7常规分子生物学实验方法124
4.2.8稻瘟菌常用实验方法135
4.3结果与分析140
4.3.1稻瘟病菌中MoGt2的鉴定140
4.3.2稻瘟病菌MoGT2基因敲除载体的构建141
4.3.3稻瘟病菌MoGT2敲除突变体和其互补菌株的获得141
4.3.4MoGT2参与调控稻瘟病菌的营养生长143
4.3.5MoGT2影响稻瘟病菌分生孢子的产生144
4.3.6MoGT2是稻瘟病菌致病性和类附着胞形成所必需的145
4.3.7MoGT2参与调控稻瘟病菌对外界胁迫的应答146
4.3.8MoGT2参与调控菌丝的疏水性147
4.3.9DxD和QxxRW是MoGt2发挥功能所必需的149
4.3.10MoGT2缺失引起蛋白糖基化谱改变150
参考文献152

第五章稻瘟病菌综合防控技术154
5.1选育抗病品种155
5.2化学防治156
5.3生物防治157
5.3.1微生物源农药157
5.3.2植物源农药158
参考文献158

第六章结论与讨论、创新点与展望162
6.1结论与讨论162
6.1.1MoPEX1是稻瘟病菌侵染相关形态分化和致病性所必需的162
6.1.2MoSom1第227位丝氨酸残基的磷酸化对分生孢子的产生、附着胞的分化及致病性至关重要165
6.1.3糖基转移酶蛋白MoGt2是稻瘟病菌侵染相关形态发生和致病性所必需的166
6.2创新点168
6.3 展望168
参考文献169

附录1使用引物172

附录2基因组序列和蛋白质序列176