1. 研究目的与意义
松材线虫病又称松树萎蔫病(Pine Wilt Disease),是由松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)引起的松树上的毁灭性病害。该病害的发生发展涉及松树、天牛、线虫、伴生细菌、真菌及地理环境等多种因素,致病机理还不明确。许多研究表明松材线虫的伴生细菌在松材线虫病中起着重要作用。与线虫体表细菌相比,其体内细菌受外界环境影响小,与松材线虫的联系更密切。He等(2016)的研究表明,在单异活体培养条件下,松材线虫体内细菌处理的松材线虫的致病相关基因比无菌松材线虫相关基因的表达量高,推测松材线虫体内优势细菌可能在松材线虫病中起了一定的作用。因而,进一步研究松材线虫体内细菌在松材线虫与松树互作中的作用,探究内在的分子机理显得十分重要。实验室前期已将与松树互作后的无菌松材线虫和带菌松材线虫进行了转录组测序,本研究将在此基础上对得到的转录组数据进行分析和验证,从转录组水平较全面地揭示细菌在松材线虫与松树互作中对松材线虫基因的调控作用,为从分子层面揭示松材线虫的致病机理提供参考依据。
2. 国内外研究现状分析
松材线虫病,即松树枯萎病(pine wilt disease),其病原松材线虫(bursaphelenchus xylophilus)是国际上公认的重要检疫有害生物,它能使感病植株快速枯死,且传播距离极快,一旦发病就会造成极大损失。目前,松材线虫病在世界上主要分布于北美洲的美国、加拿大和墨西哥,亚洲的日本、韩国和中国,以及欧洲的葡萄牙、非洲的尼日利亚等国家。
松材线虫病的发生和发展涉及到寄主(松树),媒介(昆虫)、病原(线虫)以及有关的微生物(真菌、细菌)等多种生物因素。这些因素相互之间构成了复杂的关系,给致病机理的研究工作增加了难度。kuroda证实松树薄壁组织细胞的变性和死亡是松材线虫病最早出现的内部症状之一,这一现象已经是不争的事实。但究竟是什么原因导致了松树薄壁细胞的死亡,这一问题在很长一段时间内一直是大家争论的焦点。总结起来主要有三方面的观点:第1种观点认为松材线虫的酶使松树薄壁细胞的细胞壁和细胞膜遭到破坏,树脂不正常地从树脂道中渗漏并扩散到相邻的管胞中,使水分输导受阻,导致萎蔫。第2种观点认为松树感染了松材线虫后,木质部内挥发性萜烯类物质的含量增加,这些物质进入管胞在管胞中形成空洞,致使水分输导受阻。第3种观点认为松树感染松材线虫后,体内产生有毒物质,这些物质使松树萎蔫,即酶学说、空洞化学说和毒素学说。
池树友[24]根据扫描电镜照片显示,发现松材线虫体表覆盖着一层厚厚的粘性物质,可能正是由于这层粘性物质的存在使松材线虫对细菌具有较强的附着能力,体表可携带大量细菌并为细菌提供营养。kawazu在松材线虫上分离到了能对黑松的苗木、愈伤组织以及悬浮培养细胞产生毒性物质的三种细菌: 腊状芽孢杆菌(bacillus cereus)、枯草芽孢杆菌(b.subtilis)和巨大芽孢杆菌(b. megaterium)。郭道森分离到了具有致病性的洋葱伯克霍尔氏菌(palleronia cepacia)。与线虫体表细菌相比,其体内细菌受外界环境的影响较小。yuan et al通过对松材线虫体表进行表面消毒,获得体表无菌的线虫,经透射电镜观察,在线虫的肠道内观察到细菌,从而证明线虫的体内也存在细菌,并从来自不同地理区域和寄主的松材线虫虫株体内分离到了若干细菌,其中嗜麦芽窄食单胞菌( stenotrophomonas maltophilia) 的分离频率较高,分离并鉴定来自不同地区和不同松种的松材线虫虫株的体内细菌菌群,发现这些菌群属于stenotrophomonas,achromobacter,ewingella,leifsonia,rhizobium和pseudomonas。
3. 研究的基本内容与计划
(1)无菌及细菌处理的松材线虫与松树互作后基因差异表达的整体分析(2)松材线虫差异基因的go功能和pathway显著富集分析(3)不同处理的松材线虫基因差异表达的qpcr验证
2017-12-202018-01-15:明确任务,检索文献,开题报告。
2018-01-162018-04-10:前期准备,试验,采样,分析测定。
4. 研究创新点
实验室前期已将与松树互作后的无菌松材线虫和带菌松材线虫进行了转录组测序,本研究将在此基础上对得到的转录组数据进行分析和验证,从转录组水平较全面地揭示细菌在松材线虫与松树互作中对松材线虫基因的调控作用,为从分子层面揭示松材线虫的致病机理提供参考依据。
