灰葡萄孢致病相关基因的筛选及功能研究

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灰葡萄孢(Botrytis cinerea)引起的植物灰霉病(grey mould)是世界范围内的重要病害,严重影响寄主植物的产量与品质。灰葡萄孢作为死体营养型植物病原真菌,具有寄主广、侵袭力强、繁殖快、易产生抗药性等特点,其防治仍然面临严峻的挑战。因此,探究灰葡萄孢致病相关基因的功能,将为灰霉病的防治提供新思路和潜在的靶标分子。实验室前期研究发现Gβ-like基因Bcgbl1的敲除导致灰葡萄孢不能形成侵染垫,丧失致病力,并采用转录组技术分析了野生型菌株B05.10和ΔBcgbl1在侵染垫形成阶段的差异表达基因。本研究从差异表达基因中筛选到三个受Bcgbl1调控的候选基因,分别是过氧化氢酶基因Bccat6、GPI锚定蛋白基因Bcgpi和金属肽酶基因Bcmp。q RT-PCR检测结果与转录组结果趋势一致,这三个基因在侵染垫形成阶段的表达量均显著上调。为了验证候选基因Bccat6、Bcgpi和Bcmp的功能,采用Split-Marker技术对这三个基因进行敲除,并对敲除突变体的生物学特性进行测定。结果发现,Bcmp敲除突变体的胞外蛋白酶活性显著下降。但是上述三个基因的敲除对灰葡萄孢侵染垫形成均没有影响,同时对菌丝生长、菌核发育以及致病力均没有显著影响。为了进一筛选灰葡萄孢致病相关基因,从实验室构建的T-DNA插入突变体库中选择5个致病力降低的突变体(AT2、AT11、AT22、AT617和AT919)进行生物学表型分析。这5个突变菌株菌丝生长缓慢且均为单拷贝插入。其中突变菌株AT919的侵染垫形成存在缺陷,菌落形态异常,不产生菌核,且对高盐胁迫敏感性增加,产酸能力降低,对杀菌剂啶酰菌胺(SDHI类)的抗药性增强。hi-TAIL PCR结果显示,AT919的T-DNA插入位点为琥珀酸脱氢酶黄素蛋白亚基Bcsdh A终止密码子前39 bp处。这表明Bcsdh A参与灰葡萄孢的生长发育及致病,且影响灰葡萄孢对SDHI类杀菌剂的抗药性。综上所述,本研究对三个灰葡萄孢侵染垫形成阶段上调表达基因Bccat6、Bcgpi和Bcmp进行了敲除,发现这三个基因的敲除突变体在侵染垫形成和致病力方面没有缺陷;测定了突变菌株AT919的生物学特性,验证其T-DNA插入的位点,明确了琥珀酸脱氢酶黄素蛋白亚基Bcsdh A在灰葡萄孢的生长发育和致病过程中起重要作用。
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