丛枝菌根真菌的钙调素基因在共生早期信号转导及抗逆性中的作用

【摘要】丛枝菌根真菌(arbuscularmycorrhizalfungi,AMF)可以与80%的陆生植物建立互惠共生关系,在共生过程中钙离子是AMF细胞内信号物质,可与大部分的细胞外刺激物结合从而引起特异的生理学反应。而钙调素是钙离子在细胞内最主要的信号受体,可以感应钙离子的信号变化并引发一系列的级联效应。在与植物的共生途径中,会发现存在钙离子的激增现象,这可以说明钙调素(calmodulin,CaM)作为钙离子信号的主要受体在共生过程中可能具有信号转导的功能。而且钙调素在调节细胞功能上具有非常重要的作用,但是对于丛枝菌根真菌中钙离子及钙调素的功能研究仍然知之甚少。本实验通过对丛枝菌根真菌Rhizophagusirregularis(Glomusintraradices,G.i)中分离得到钙调素基因序列进行分析,并利用实时定量PCR(realtime-PCR)技术研究该基因在共生体形成早期不同时间段的差异表达,以及在菌根共生体形成后经过土壤胁迫处理钙调素基因的表达量变化。经分析荧光定量结果后发现钙调素基因在共生早期的钙离子信号转导方面具有调控作用,并且钙调素会与Rck2共同作用参与了共生体抵抗高渗环境危害的保护机制。而且在菌根真菌共生早期的菌丝生长过程中钙调素的调控作用可能与肌球蛋白的辅助有关。根据序列结果分析,从AMF中所分离到的钙调素基因编码的蛋白质序列的两端为EFhand结构模式,可结合4个钙离子,且经序列对比发现钙调素的基因序列有很高的同源性,但是与不同种属间也存在特异性。在共生过程中钙调素的功能主要体现在早期的菌丝生长及附着胞形成阶段,在这期间钙调素基因表达量达到最高,之后则呈现递减趋势,即说明钙调素对共生建立具有重要作用。肌球蛋白(myosin)的功能主要是在真菌的菌丝生长阶段,之后真菌侵染植物根部形成共生体肌球蛋白基因的表达量急剧下降。但随着菌丝侵染的深入真菌在植物细胞内形成丛枝,并产生根外菌丝该基因的表达量又会随之上升。在对共生体的胁迫处理的转录结果可以看出钙调素和Rck2对环境的改变很敏感,可能参与了细胞抵抗高渗环境下的钙离子信号转导途径。本实验通过以钙调素为研究对象进行不同时间段及不同环境下基因的表达差异分析,以此作为依据从而推断AMF中钙离子的信号效应在共生过程及抗逆性中的作用。
【作者】熊珊珊；
【导师】赵斌；
【作者基本信息】华中农业大学，微生物学，2013，硕士
【关键词】丛枝菌根真菌；钙调素；根分泌物；实时荧光定量PCR；菌丝生长；

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