小麦孢囊线虫滞育机理及大豆孢囊线虫蛋白质组分析

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangyabing
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小麦孢囊线虫(cereal cyst nematode,CCN,Hetorodera avenae)病在世界范围造成严重的危害,是制约小麦及大麦生产的主要因素之一。为明确山东泰安小麦孢囊线虫的孵化特点,于2012年对自然及室内条件下的小麦孢囊线虫在室内离体条件下,开展了温度及无机离子对其孵化影响的试验;为了明确小麦孢囊线虫在解除滞育过程中生理变化,本研究对3种不同滞育程度孢囊的几种代谢物质进行了比较;为了深入研究小麦孢囊线虫的滞育机制及大豆孢囊线虫(soybean cyst nematode,SCN,Heterodera glycines)白色雌虫与褐色孢囊的蛋白质差异,本研究分别对两种孢囊的蛋白质组进行了分析。研究结果如下:  ⑴不同温度对小麦孢囊线虫孵化的影响。通过试验,发现小麦孢囊线虫孢囊卵和自由卵对温度处理的响应一致。未经低温处理的孢囊卵和自由卵无线虫孵出,4℃低温处理能使小麦孢囊线虫解除滞育,15℃温育是孢囊卵和自由卵孵化的最适温度,4-15℃线虫孵出量明显高于15℃、15-4℃、4-25℃、15-25℃、25℃恒温、25-4℃、25-15℃等温度处理。将孢囊置于4℃低温处理150d后,其最高累积孵化率达到72%,明显高于4℃低温处理30d后转至15℃温育的孵化率(56.2%)。小麦孢囊线虫白色雌虫在4℃、15℃、20℃、25℃四个温度处理下均没有线虫孵出,温度越低其变褐的速度越慢。白色雌虫内的卵处于不同的发育时期,其中O(幼虫形成)时期形态的卵占12.7%,绝大多数的卵都处于发育初期阶段。随着时间的延长,初期形态的卵逐渐发育,N(原肠形成)、O两发育时期的卵逐渐增多,尤其O时期的卵,在30d时达到72.7%。  ⑵不同的无机离子对小麦孢囊线虫孵化的影响。本试验供试5种无机化合物CaCl2、 MgCl2、 FeCl3、ZnCl2、 CuCl2,分别作用于自然状态下滞育的小麦孢囊线虫、非滞育的小麦孢囊线虫及经低温处理后仍滞育的小麦孢囊线虫,发现Zn2+溶液对小麦孢囊线虫有明显的刺激作用,且对非滞育CCN的刺激作用更加明显,Fe3+溶液也表现一定的刺激作用,但其作用明显小于Zn2+溶液,且在试验过程中,Zn2+溶液中孵化出的线虫是活动的,而Fe3+溶液中的线虫是僵直不动的。其机制还有待进一步研究。  ⑶小麦孢囊线虫在解除滞育过程中代谢产物的变化。小麦孢囊线虫具有高温滞育,低温解除滞育的特性。滞育的小麦孢囊线虫经4℃0周、5周和10周,在诱导解除滞育的过程中总糖的含量没有显著性变化;糖原的含量是逐渐下降;低温处理10周的孢囊海藻糖的含量明显降低;甘油含量明显降低;海藻糖酶及酯酶的活性明显增高;酯酶同工酶电泳中,4℃-10周的孢囊的电泳条带最多,共有4个条带,其迁移率Rf值依次为0.21、0.24、0.30、0.34。小麦孢囊线虫的非滞育率越高,其蛋白质含量也就越高。在蛋白质SDS-PAGE电泳图谱中滞育的孢囊和4℃-5周的孢囊有分子量15.5KDa的谱带而4℃-10周的孢囊没有,同时分析结果表明该蛋白在滞育孢囊的蛋白中所占比例最大;4℃-5周孢囊的21.8KDa蛋白谱带比较浅,蛋白量较少。  ⑷小麦孢囊线虫及大豆孢囊线蛋白质组的分析。利用双向电泳技术分离两种孢囊的全蛋白,得到差异蛋白点,质谱分析鉴定差异蛋白。H.avenea滞育和非滞育卵中分别有409、412个蛋白表达,二者共同表达蛋白质401个,差异蛋白19个,质谱鉴定出10个差异蛋白质;大豆孢囊线虫白色雌虫及褐色孢囊分别表达了176、78个蛋白点,差异蛋白点有165个;质谱鉴定出共同表达蛋白11个,差异蛋白65个。差异蛋白功能分析表明:7种差异蛋白质存在于H.avenae非滞育卵中,3种差异蛋白质存在于滞育卵中,说明非滞育卵的发育需要更多的蛋白质来进行调控,主要参与H.avenae发育过程中的信号转导、能量生产与转换等活动;H.glycines褐色孢囊中的蛋白质明显多于白色雌虫中的蛋白质,在褐色孢囊中的蛋白质主要与线虫的发育、细胞增殖、信号转导、代谢活动的增强有关,还存在两种蛋白质参与黑色素的形成通路,白色雌虫中的蛋白质主要调控虫体的生长。
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