【摘 要】
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转录因子(Transcription factors,TFs)是一种DNA结合蛋白,通过响应上游信号转导途径从而调控并激活下游靶基因的表达。在植物病原真菌中发现了多种转录因子,它们会参与真菌生长发育、产孢、次生代谢和致病力等过程。据报道,已有多个转录因子在玉米小斑病菌(Cochliobolus heterostrophus)生长发育及致病过程中发挥重要作用。研究表明,模式真菌粗糙脉孢(Neuros
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转录因子(Transcription factors,TFs)是一种DNA结合蛋白,通过响应上游信号转导途径从而调控并激活下游靶基因的表达。在植物病原真菌中发现了多种转录因子,它们会参与真菌生长发育、产孢、次生代谢和致病力等过程。据报道,已有多个转录因子在玉米小斑病菌(Cochliobolus heterostrophus)生长发育及致病过程中发挥重要作用。研究表明,模式真菌粗糙脉孢(Neurospora crassa)中b ZIP型转录因子Ada1(all development altered-1)调控其生长发育并且影响有性生殖过程,但在玉米小斑病中该转录因子功能尚未见报道。因此本研究利用Split-marker技术,构建了玉米小斑病菌转录因子ChAda1敲除突变体及回补转化子,明确其主要生物学功能。主要研究结果如下:(1)在生长发育方面,ΔChada1突变体生长速率显著下降,菌落颜色由墨绿色变为雪白色,显微观察发现突变体菌丝较野生型菌株菌丝致密、短小、透明、没有分隔,且无分生孢子产生。对产孢相关基因的表达模式进行分析显示:CON1、CON2、CON7、HTF1和COS1在ΔChada1中的表达量较野生型菌株下降,结果表明转录因子ChAda1可能参与玉米小斑病菌无性生殖的调控过程。另外,通过有性杂交后发现,与野生型菌株相比,ΔChada1产生的黑、白子囊壳数量以及显微观察下的子囊孢子形态均无明显变化。(2)在抵御氧胁迫方面,与野生型菌株相比,ΔChada1表现出对H2O2更低的耐受性。对抵御氧胁迫和调控氧化还原平衡相关基因的表达模式进行分析,CAT3、NOX1、NOX2、NOXD和NOXR在ΔChada1的表达量显著下降,结果表明转录因子ChAda1可能参与氧化胁迫应答。(3)在次生代谢产物方面,ΔChada1的液体培养基颜色由黑色变成浅乳白色,平板较透明,且菌块下方培养基没有黑色沉淀,菌丝体呈白色。对1,8-DHN黑色素合成相关基因CMR1、PKS18、BRN1和SCD1进行表达模式分析,发现这些基因在ΔChada1中表达量较野生型菌株明显下降,结果表明转录因子ChAda1可能参与1,8-DHN黑色素合成的调控过程。但是,ChADA1的缺失不影响玉米小斑病菌T-毒素产生。(4)在致病力方面,离体玉米叶片接种实验表明,ΔChada1产生的病斑较野生型减小了五倍,叶片轻微变黄,致病力明显降低。玻璃纸穿透实验显示,ΔChada1能够形成侵染菌丝但数量和穿透能力较野生型下降。结果表明转录因子ChAda1的缺失会影响玉米小斑病菌致病力的调控过程以及侵染菌丝数量和穿透力。综上所述,转录因子ChAda1在玉米小斑病菌生长发育和无性繁殖过程中起到重要作用,并且与玉米小斑病菌抵御氧胁迫和1,8-DHN黑色素产生息息相关。另外,ChAda1参与玉米小斑病菌致病过程。本研究初步揭示了转录因子ChAda1在玉米小斑病菌中的功能,可为玉米小斑病防控提供新的靶标。
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