霉菌侵染对银杏果病程相关蛋白质的影响开题报告

1. 研究目的与意义

银杏果具有极高的营养价值和经济价值。但在采后贮运过程中易发生霉腐现象，造成巨大的经济损失。本研究通过分析霉菌侵染不同阶段的银杏果果肉组织中蛋白质含量及不同酶活性的变化与银杏果果实表现不同感抗性之间的关系，来探讨植物病程相关蛋白在银杏果果实对致病真菌侵染的防卫反应中的作用，为探究银杏果的生理生化防卫机制及开展提高果实抗病性的研究提供研究思路和方向。

2. 国内外研究现状分析

病原菌侵染寄主植物后，寄主的生理生化机能会受到一定的影响，且其为了维持自身代谢的动态平衡，需要对病原菌的侵染进行响应，如增强呼吸作用、降低光合作用等，另外，水分和矿物质的吸收和运输、有机物的合成和次生代谢、核酸和蛋白质等大分子物质代谢等过程都会发生变化。病原菌利用寄主的含氮化合物合成自身的蛋白质进行繁殖，寄主体内蛋白质发生降解，总氮量和蛋白质含量降低，而游离氨基酸含量比健康植物组织明显升高，其原因可能是蛋白水解酶活性提高，蛋白质发生了降解。当中国月季(Rosa chinensis)感染白粉菌(Sphaerotheca pannosa)后，随着感病时间的延长，蛋白质含量逐渐下降，而总糖含量则呈先升高后降低的趋势；随着感病程度增加，蛋白质和总糖的含量均明显降低。

张骥如飞等分析糜子(Panicum miliaceum)感染黑穗病菌后的生理变化时发现，抗性水平较高的品种其保护酶系统及病程相关蛋白更易受机体调节，相关酶活性与糜子抗病性具有显著的相关关系，这表明在一定程度上酶活性变化可以反应不同糜子品种的抗性水平。多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)也是植物体内活性氧清除系统的主要保护酶，目前，许多研究结果表明PPO活性与植物抗病性呈成正相关的关系。现已发现PPO在水稻、烟草、棉苗和苹果中对各种病菌的抗性中起重要作用。而PAL是植物抗病代谢莽草酸途径的关键酶和限速酶，是与细胞内木质素的生成和沉积有关的防御酶。有研究表明甜瓜受蔓枯病菌侵染后，PPO、POD、苯丙氨酸解氨酶(PAL)三种防御酶活性比对照明显增高，且单一抗性基因的聚合在一定程度上可以提高甜瓜的抗病性，3种防御酶的活性变化可以为鉴定甜瓜蔓枯病早期抗性提供一定的参考。另外两种作为病程相关蛋白(Pathogenesis-related protein，PR)的重要防御酶类为几丁质酶(CHD)和β-1,3-葡聚糖酶(GLU)，能够直接破坏病原菌的细胞结构，还可以诱导寄主产生抗性，在抵御病原菌侵染中起着重要的防卫作用。在对不同品种苹果采后灰霉病抗性生理差异的研究中发现，秦冠品种的几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶的活性均显著高于富士(P0.05)，在抵御灰霉菌的侵染中发挥了重要作用，最终大大抑制了病斑的扩展，显著降低了果实的发病率，这与其他学者在芒果、柑橘、桃和草莓等的研究相一致。β-1,3-葡聚糖酶普遍存在于高等植物中，又称昆布多糖酶，是部分真菌，包括许多重要植物病原菌细胞壁的主要组分，它同几丁质一起构成了真菌细胞壁的网状骨架结构，能水解病原真菌细胞壁的β-1,3-葡聚糖，从而防止真菌危害。β-1,3-葡聚糖酶不仅能直接作用于植物细胞壁，而且其作用的产物低聚糖可作为诱导物诱导与抗病反应有关的酶类如PAL等的积累，由此对植保素、木质素等抗病物质的合成与积累增强植物的抗病性起促进作用。受蕃茄早疫病菌-链格孢菌侵染后，蕃茄叶片中的几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶迅速积累，且在抗病品种中的积累时间要早于感病品种，积累程度要高于感病品种。离体研究试验表明，病原菌菌丝的顶端生长受β-1,3-葡聚糖酶活性的有效抑制。Hann等的研究也表明大豆种子在受疫霉菌侵染后，β-1,3-葡聚糖酶活性上升，菌丝细胞壁被β-1,3-葡聚糖酶水解后作为诱导因子进一步诱导寄主的抗病反应。因此，β-1,3-葡聚糖酶基因被视作重要的植物防卫反应基因。

植物在受到病原物或各类逆境因子作用后，可以诱导产生防御酶，它们一般直接与病原物相互作用，或者参与抗性物质合成及维持正常生理发育。在植物正常生长过程中，它们所诱导产生的一类可直的基因表达水平一般呈现不表达或者低下，而经病原菌或逆境因子诱导后大量表达。不同防御酶的功能有所不同，但面对防御病原菌侵染和抵抗逆境时，又存在协同作用的关系，很多防御酶可以对逆境造成的细胞破坏进行针对性的修复和加速愈合，或者作为关键酶参与经诱导产生的抗性物质合成，还有一些防御酶(几丁质酶，葡聚糖酶等)可直接作用于病原菌，对其生理造成影响或损害，以起到防病抗病的作用。植物防御酶系与植物抗病有着密切的关系，对植物防御酶活性的诱导是植物最重要的一种生理生化防卫机制，它们在植物防卫过程中发挥了重要作用。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：研究霉菌侵染对银杏果可溶性蛋白含量的影响以及病程相关蛋白如包括苯丙氨酸解氨酶、几丁质酶、β,1,3-葡聚糖酶等酶活性的影响，通过以上指标测定分析蛋白质含量及不同酶活性的变化与银杏果果实表现不同感抗性之间的关系。

研究计划：

2016.11.23~2017.01.13：查找阅读文献，确定实验方法，完成开题报告，做好实验准备工作；

4. 研究创新点

防霉腐、防硬化仍是银杏果贮藏过程中急需解决的主要问题，国内对银杏果采后病害的研究主要集中在采用物理、化学手段防治病害方面，而针对采后银杏果对病原菌侵染的反应机制、病原菌的侵染过程以及侵染机制的研究较少。尤其是采后贮藏期间霉菌侵染银杏果不同阶段的果肉蛋白质含量及病程相关蛋白变化情况的研究比较少见。