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作为一种土传真菌病害,大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb)引起的黄萎病在世界范围内造成严重的经济损失。在我国,每年棉花黄萎病造成的损失巨大。V.dahliae由植物根部侵入,经过维管束到达地上部分,从而导致黄萎病的发生。目前对于V.dahliae的侵入过程仍然缺乏详细描述。另外,在V.dahliae中是否存在RNA沉默途径及其可能参与生长发育的调控作用也没有报道。 本研究利用激光共聚焦显微镜(CLSM),以拟南芥为宿主,使用带有GFP的V.dahliae V592-GFP对根进行接种,详细描述了V.dahliae对拟南芥根部的侵染过程。为了避免根部损伤,我们建立了根部水培无伤接种体系模拟自然条件进行V.dahliae侵入过程的研究。我们发现:V.dahliae侵染初期,V.dahliae孢子随机附着于根表面,随后孢子萌发并产生菌丝缠绕于根尖,表明V.dahliae孢子的附着侵染位置并无特异性。此阶段(2 dpi),仅极少数紧贴根表萌发的菌丝能够刺破根表进入表皮细胞。在侵入阶段,V.dahliae菌丝微微膨胀,继而形成类似于穿刺耓的结构。随后,菌丝在皮层组织细胞间的生长受到抑制,而通过皮层组织进入维管组织的少数菌丝快速生长,在维管中渐渐形成网络状菌丝复合体(5 dpi)。此后,菌丝在维管组织中双向快速生长,一方面到达地上组织,造成病变,另一方面沿着维管向根尖生长。在感染晚期,到达根尖的菌丝导致根冠组织的崩溃。我们的实验表明,虽然V.dahliae菌丝侵入根表皮组织细胞比率极低,但是由于其在维管组织中强大的增殖能力,少量成功侵染维管组织的菌丝,也足以引起维管束阻塞,导致棉花黄萎病的发生。RNA沉默途径是调节生物生长发育的关键步骤。目前已经在模式真菌Neurosporacrassa中发现了sRNA的产生途径,并详细报道了其产生机理。为了研究V.dahliae的RNA沉默途径及其在自身的生长发育以及对外界的适应性中发挥的调控功能,我们进行高通量测序,分析表明V.dahliae中存在大量的sRNA,且19-23nt的比例较高。对sRNA在基因组的分布分析发现,supercontig43是产生sRNA的热点。通过数据分析,预测到在V.dahliae存在编码microRNA-like RNA(milRNA)的序列,并且通过杂交和miRNA-RACE,检测到了相应的milRNAs。参照Neurosporacrassa中RNAi途径相关基因,我们对V.dahliae中RNAi途径的同源基因进行敲除,例如DCL,QDE1(RdRP),QDE2(AGO),QDE3(RecQ Helicase),QIP(QDE-2-interacting protein)等,并检测到突变体中milRNA表达量发生改变。在对milRNA1的验证中,我们发现qip突变体产生的可能前体(pre-milRNA1)和milRNA1都大大减少,而qde3突变体中仅成熟milRNA1表达量减少。对milRNA1的分析表明其具有两个可能前体序列,Vd592-8和Vd592-10,Vd592-8位于基因间隔区,Vd592-10位于基因VDAG_8333的3UTR。将两个可能前体序列分别进行过表达,结果表明只有Vd592-10能够产生milRNA1。将基因VDAG_8333敲除后miRNA1的表达量明显下降。这表明miRNA1的表达与基因VDAG_8333紧密相关。Vd592-10也因此被命名为pre-milRNA1。Vd592-8在体内是否也能milRNA1以及VDAG_8333的功能有待进一步的验证。突变体与野生型V.dahliae的生长表型不同,白色菌丝生长比野生型的旺盛。以上的初步试验结果表明V.dahliae中存在潜在的RNAi途径,并且对生长发育具有调节作用。