黄曲霉调控因子LaeB及孢子色素合成基因pks1功能的鉴定

论文摘要

黄曲霉（Aspergillus flavus）是一种十分常见的腐生土壤真菌,是导致油料作物和粮食霉变的重要元凶之一,对国家农业经济发展和世界粮食贮存造成了巨大的损失。黄曲霉也是强毒性致癌物质黄曲霉毒素的主要产生真菌,黄曲霉毒素能引发人类和动物中毒甚至肝癌等病症,对人类的健康带来了极大的威胁。已知发现全局性调控因子和分生孢子色素对真菌的生长发育与次级代谢都有着重要的作用。本研究旨在探索黄曲霉全局调控因子和分生孢子色素合成基因对黄曲霉生长发育及次级代谢的影响。本研究中对黄曲霉中的laeB基因进行了敲除,并通过laeB基因缺失菌株（ΔlaeB）与野生型菌株对比发现:laeB缺失菌株表现出生长速率减缓、分生孢子产量增加、菌核的产生受到抑制等多种表型缺陷;而且多种次级代谢产物的产生受到调控,特别是黄曲霉毒素B1的产量显著减少,对玉米和花生致病能力明显下降。通过基因组数据挖掘和序列比对鉴定了黄曲霉分生孢子色素的合成基因及其基因簇,确认分生孢子色素合成骨架基因pks1缺失菌株（Δpks1）因无法合成分生孢子色素而呈现白色,导致孢子对紫外线照射的抵御能力明显减弱,降低了黄曲霉对玉米和花生种子的侵染能力。而黄曲霉的生长速度、孢子产量、菌核形成和黄曲霉素B1产生则没有显著性变化,也不影响细胞壁完整性、水活度变化和响应氧化胁迫。综上所述,本研究发现了新型全局性调控因子LaeB对于黄曲霉的生长发育、次级代谢和致病性等方面具有调控作用,分生孢子色素基因pks1则影响黄曲霉分生孢子对紫外线照射等不利环境因子的抵抗能力和对粮食种子的侵染能力。本研究的结果对于进一步研究黄曲霉的生长发育、次级代谢调控和对作物的致病性提供了理论基础,同时对黄曲霉毒素污染的防治和新型农药的开发有着重要的意义。

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ABSTRACT

1 引言

1.1 黄曲霉研究概况

1.1.1 黄曲霉

1.1.2 黄曲霉毒素及其危害

1.1.3 黄曲霉次级代谢合成的研究进展

1.2 真菌色素的重要性

1.3 转录调控因子对真菌生长发育及次级代谢合成的影响

1.4 本研究的目的与意义

2 黄曲霉分生孢子色素合成基因pks1功能的鉴定

2.1 实验材料

2.1.1 实验菌株及质粒

2.1.2 引物

2.1.3 培养基配方

2.1.4 实验器材

2.2 实验方法

2.2.1 生物信息学分析

2.2.2 黄曲霉分生孢子色素合成基因敲除菌株的构建与验证

2.2.3 黄曲霉突变株生长速度测定

2.2.4 黄曲霉突变株分生孢子生成测定

2.2.5 黄曲霉突变株菌核形成测定

2.2.6 黄曲霉突变株响应水活变化的测定

2.2.7 黄曲霉突变株细胞壁完整性和氧化胁迫的测定

2.2.8 黄曲霉突变株黄曲霉毒素合成的测定

2.2.9 黄曲霉突变株致病性测定

2.2.10 黄曲霉突变株抵御紫外线能力的测定

2.2.11 pks1基因异源表达体系构建

2.2.12 次级代谢产物分析

2.3 结果与分析

2.3.1 分生孢子色素合成基因pks1的生物信息学分析

2.3.2 黄曲霉分生孢子色素合成基因pks1敲除菌株的构建与验证

2.3.3 pks1基因对黄曲霉生长及产孢的影响

2.3.4 pks1基因对黄曲霉菌核的影响

2.3.5 pks1基因对黄曲霉毒素合成的影响

2.3.6 pks1缺失对黄曲霉致病性的影响

2.3.7 pks1基因对黄曲霉细胞壁完整性和氧化应激的影响

2.3.8 pks1基因对黄曲霉水活度应激的影响

2.3.9 pks1基因对黄曲霉抵御紫外线照射功能的影响

2.3.10 pks1基因对黄曲霉次级代谢的影响

2.3.11 PKS1聚酮合酶产生的次级代谢产物分析

2.4 小结与讨论

3 全局性调控因子LaeB对黄曲霉生长发育的影响

3.1 实验材料

3.1.1 实验菌株

3.1.2 引物

3.1.3 培养基配方

3.2 实验方法

3.2.1 黄曲霉laeB基因敲除菌株的构建与验证

3.2.2 黄曲霉突变株生长速度测定

3.2.3 黄曲霉突变株分生孢子生成测定

3.2.4 黄曲霉突变株菌核形成测定

3.2.5 黄曲霉突变株黄曲霉毒素合成的测定

3.2.6 黄曲霉突变株致病性测定

3.2.7 黄曲霉次级代谢产物分析

3.3 结果与分析

3.3.1 laeB敲除菌株的构建与验证

3.3.2 laeB基因对黄曲霉生长及产孢的影响

3.3.3 laeB基因对黄曲霉菌核的影响

3.3.4 laeB基因对黄曲霉菌毒素合成的影响

3.3.5 laeB基因对黄曲霉致病性的影响

3.3.6 laeB基因参与了黄曲霉次级代谢产物的合成

3.4 小结与讨论

4 结论

参考文献

附录曲霉分生孢子色素合成基因簇与不同真菌的比对分析

攻读学位期间的学术论文与研究成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 魏鹏霖

导师: 汪世华,尹文兵

关键词: 黄曲霉,生长发育,全局性调控因子,分生孢子色素,致病性

来源: 福建农林大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 福建农林大学

基金: 国家重点研发计划项目“生鲜食用农产品水活度和微生物调控品质劣变机理”(2016YFD0400105)

分类号: Q933

总页数: 74

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黄曲霉调控因子LaeB及孢子色素合成基因pks1功能的鉴定

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