书目详细信息
： 马铃薯块茎蛾肠道茄碱降解菌的分离鉴定及降解机制
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY40.00 (估\呈缴)学位论文 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | 马铃薯块茎蛾肠道茄碱降解菌的分离鉴定及降解机制/.王文倩著/.陈斌指导 |
| 出版发行项： | 2023.6.1 |
| 载体形态项： | 107页:;+图表:;+30cm |
| 一般附注： | 植物保护学院, 学号2020110053 |
| 提要文摘： | 马铃薯块茎蛾Phthorimaea operculella (Zeller) (Lepidoptera: Gelechiidae)是一种世界性分布的茄科作物毁灭性害虫，尤其喜食马铃薯。α-茄碱和α-卡茄碱是茄科植物中特有的一类甾体糖苷生物碱（SGAs），占马铃薯总SGAs的95%以上，对昆虫具有抑制生长发育或毒杀作用。昆虫肠道共生菌在降解植物化学防御有毒物质，协同宿主昆虫适应寄主植物方面起着重要作用。马铃薯块茎蛾肠道共生着极为丰富的微生物种类，其是否在适应富含茄碱的茄科寄主植物中发挥重要作用尚不清楚。因此，本研究从“昆虫—肠道共生菌—寄主植物”相互关系出发，以马铃薯块茎蛾为研究对象，采用微生物学、代谢组学、基因组学以及现代分子生物学技术对马铃薯块茎蛾肠道共生菌适应茄科抗虫次生代谢物茄碱的作用和机制进行了系统的研究。主要结果如下： 1. 马铃薯块茎蛾幼虫肠道内茄碱降解菌的分离鉴定 采用以α-茄碱和α-卡茄碱为唯一碳源的无机盐培养基对马铃薯块茎蛾肠道茄碱降解菌进行初筛。结果显示，两种培养基共分离获得16株细菌。其中在以α-茄碱为唯一碳源的培养基上获得11株，隶属于3门7科7属8种，分别为加拿大鞘氨醇杆菌Sphingobacterium canadense、Glutamicibacter halophytocola、Brevibacterium sediminis、Brucella rhizosphaerae、Luteimonas chenhongjianii、深红沙雷氏菌Serratia rubidaea、Serratia quinivorans和鲁氏不动杆菌Acinetobacter lwoffii。在以α-卡茄碱为唯一碳源的培养基上获得5株，隶属于1门3科3属4种，分别为居中克吕沃尔菌Kluyvera intermedia、深红沙雷氏菌、Serratia quinivorans、嗜麦芽寡养单胞菌Stenotrophomonas maltophilia. 2. 茄碱降解菌对马铃薯茄碱的体外降解作用 采用液相色谱串联质谱法分别测定了16株初筛菌株菌悬液对α-茄碱和α-卡茄碱的降解能力。结果表明，在以α-茄碱为唯一碳源的培养基上获得的11株细菌菌悬液均可降解α-茄碱，其中S. canadense S1、G. halophytocola S2、L. chenhongjianii S6和A. lwoffii S10具有高效降解能力，降解率达99%以上。而在以α-卡茄碱为唯一碳源的培养基上获得的5株细菌其菌悬液对α-卡茄碱的降解能力较低，降解率均低于12%。此外，对α-茄碱具有高效降解能力的菌株S. canadense S1、G. halophytocola S2、L. chenhongjianii S6和A. lwoffii S10菌悬液也可降解α-卡茄碱，其中G. halophytocola S2的降解率达99.93%。进一步测定了4株细菌产生的胞外酶对α-茄碱和α-卡茄碱的降解能力。结果显示，除A. lwoffii S10外，其它菌株的胞外酶对α-茄碱和α-卡茄碱均具有降解能力，G. halophytocola S2的降解能力最强，降解率分别为95.15%和52.45%。因此，G. halophytocola S2可能通过分泌胞外酶降解α-茄碱和α-卡茄碱。 3. 茄碱降解菌对马铃薯茄碱的体内降解作用 为明确4株茄碱降解菌在马铃薯块茎蛾肠道内的降解功能，采用抗生素清除肠道共生菌构建了马铃薯块茎蛾幼虫肠道无菌种群。然后通过饲喂法重构了携带茄碱降解菌的马铃薯块茎蛾幼虫种群，测定了各种群幼虫取食含茄碱马铃薯叶片后粪便中的茄碱含量，并评价了各种群的生长发育情况。结果表明，肠道携带菌株S. canadense S1、G. halophytocola S2、L. chenhongjianii S6和A. lwoffii S10的马铃薯块茎蛾幼虫产生的粪便中α-茄碱和α-卡茄碱含量均下降，其中携带G. halophytocola S2的种群粪便中两种茄碱含量下降最多。同时各种群的幼虫存活率、蛹重和成虫羽化率与无菌组相比均有所提高，表明茄碱降解菌在一定程度上均能提高马铃薯块茎蛾对马铃薯抗虫化合物茄碱的适合度。其中G. halophytocola S2促进马铃薯块茎蛾适应茄碱的能力最强，说明G. halophytocola S2是马铃薯块茎蛾肠道内降解茄碱以促进寄主适应性的主导菌。 4. 茄碱降解菌对茄碱的降解机制 为明确马铃薯块茎蛾肠道茄碱降解主导菌G. halophytocola S2降解茄碱的分子机制，采用PacBio sequel II平台对G. halophytocola S2进行了基因组测序。经组装和注释成功获得了大小为3, 789, 755 bp的G. halophytocola S2基因组完成图，其G＋C平均含量为60.17%，编码3448个基因。进一步分析发现，G. halophytocola S2基因组上存在来自于GH2、GH3、GH42、GH78糖苷水解酶家族的10个去糖基化酶相似基因。对10个基因进行荧光定量分析发现，GE000599，GE000600和GE000601在α-茄碱诱导培养时表达量显著升高，GE000599和GE000600在α-卡茄碱诱导培养时表达量显著升高；经基因功能注释发现，GE000599，GE000600和GE000601分别编码α-L-鼠李糖苷酶（α-L-rhamnosidase，RhaA），β-D-葡萄糖苷酶（β-D-glucosidase，GluA）和β-D-半乳糖苷酶（β-D-galactosidase，GalA），且这3个基因在基因组上组成一个去糖基化酶基因簇。由此表明，G. halophytocola S2的这3个基因可能参与降解α-茄碱和α-卡茄碱。 5. 茄碱降解菌降解基因的功能验证 为进一步验证马铃薯块茎蛾肠道茄碱降解主导菌G. halophytocola S2含有的去糖基化酶基因功能，采用原核表达技术对上述茄碱诱导高表达的基因进行了体外克隆、载体构建、表达纯化，并测定了重组酶对3种糖苷的水解活性及对α-茄碱和α-卡茄碱降解能力。结果显示，重组酶RhaA和GluA均可水解3种糖苷（对硝基苯基-α-L-鼠李糖苷、对硝基苯基-β-D-葡萄糖苷和对硝基苯基-β-D-半乳糖苷），其中RhaA主要水解对硝基苯基-α-L-鼠李糖苷和对硝基苯基-β-D-葡萄糖苷，GluA主要水解对硝基苯基-β-D-葡萄糖苷和对硝基苯基-β-D-半乳糖苷；GalA可水解对硝基苯基-β-D-葡萄糖苷和对硝基苯基-β-D-半乳糖苷，但其主要水解对硝基苯基-β-D-半乳糖苷。由此表明，RhaA、GluA和GalA具有多功能水解活性。此外，这3种重组酶对α-茄碱和α-卡茄碱也具有较高的降解能力，分别负责脱掉α-茄碱和α-卡茄碱侧链上的α-L-鼠李糖、β-D-葡萄糖和β-D-半乳糖，以达到降解目的。 综上所述，马铃薯块茎蛾幼虫肠道存在可以降解茄碱的共生菌，其中G. halophytocola S2在降解茄科抗虫化合物茄碱进而促进其寄主适应性中起主要作用，该菌通过基因组上的基因簇编码3种去糖基化酶RhaA、GluA和GalA协同发挥降解功能。该结果为昆虫对寄主植物的适应机理研究提供了新的见解，同时可为马铃薯块茎蛾的绿色防治提供一定的理论依据。 |
| 并列题名： | Isolation, identification and degradation mechanism of solanine degrading bacteria in the gut of potato tuber moth Phthorimaea operculella (Zeller) (Lepidoptera: Gelechiidae) eng |
| 题名主题： | 马铃薯块茎蛾 马铃薯 肠道细菌 α-茄碱 α-卡茄碱 学位论文 |
| 中图分类： | S435.32-533 |
| 个人名称等同： | 王文倩 著 |
| 个人名称次要： | 陈斌 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20240301 |