自噬在叶锈菌侵染小麦过程中的作用
自噬(Autophagy)，指细胞在营养缺乏或应激条件下，通过降解细胞内衰老的长寿命蛋白质、受损伤的细胞结构和细胞器，为细胞重建、再生和修复提供必需原料，实现细胞的再循环和再利用，是生物体一种重要的防御和保护机制。细胞自噬在诸如对环境变化的适应、发育与分化的过程中细胞形态的建成以及细胞寿命的决定等一系列生物事件中起着重要作用。随着研究的不断深入，自噬在病原菌发育、分化和致病方面的功能开始不断被揭示。近期研究表明细胞自噬影响附着胞的膨压，进而对稻瘟病菌的致病性起着重要的作用。随着人们对自噬功能研究的不断拓展，病原菌侵染结构的研究再次引发热潮。叶锈菌是引发小麦锈病的主要病原菌之一，是专化性很强的一种活体营养型寄生真菌，其侵染小麦叶片的方式有明显区别于稻瘟病菌的自身特点。为了探讨叶锈菌侵染小麦叶片时其各种侵染结构的形成中有无自噬的参与及自噬在叶锈菌侵染小麦过程中的作用。本研究以小麦品种洛夫林10与叶锈菌小种165组成亲和组合为研究体系，通过特异荧光染色技术结合激光扫描共聚焦扫描显微镜观察、透射电镜观察及药物学试验，对叶锈菌侵染小麦过程中自噬的形成特点及其在该过程中的作用进行了较为系统地研究。获得以下主要结果:
1、在接种8h后叶锈菌在小麦叶片上已分化出芽管、附着胞结构，利用MDC(自噬特异标记物)染色辅以激光共聚焦扫描显微镜观察，在芽管、附着胞中没有发现自噬体存在。
2、将叶锈菌夏孢子在普通MS培养基上进行培养，待其萌发长出芽管后用接种针在解剖镜下轻轻挑取孢子放入盛有戊二醛的小离心管中并制作电镜包埋块，经透射电镜观察在夏孢子及芽管中没有发现自噬结构。
3、于接种后不同时间点取小麦叶片制作电镜包埋块，通过半薄定位确定叶锈菌不同阶段的侵染结构，经电镜观察，附着胞、气孔下囊、胞间菌丝及吸器这些特化结构内没有自噬体存在，只在吸器母细胞中观察到了大量自噬体。
4、接种后16h通过压力注射技术将自噬性抑制剂3-MA注射到小麦叶片内，以注射PBS为对照。经HR染色在荧光显微镜下观察发现，注射3-MA后大大抑制了菌丝团扩展面积及后期产孢能力。
以上结果表明，叶锈菌侵染小麦过程中，在叶锈菌的特化结构-吸器母细胞中存在着大量的自噬体。自噬参与到了叶锈菌的侵染过程。自噬抑制剂3-MA抑制吸器母细胞中自噬的形成后，使得叶锈菌的菌落生长缓慢，产孢力下降。吸器母细胞中的自噬对叶锈菌致病性起着重要作用。此研究结果有助于我们更好的认识自噬在活体寄生真菌中的作用，拓展人们对生物体中这一保守的胞内物质高效率降解途径的生理功能的理解，可为防治叶锈病提供有效靶位点，也为抗病育种及防治策略的制定提供科学理论依据和试验基础。
叶锈菌;小麦;细胞自噬;吸器母细胞;致病性;抗病育种
河北农业大学
硕士
植物学
王冬梅;刘刚
2013
中文
S512.103.4;S435.121.43;S432.44
39
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）