论文部分内容阅读
禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)是小麦赤霉病的主要致病菌。它不仅威胁麦类作物的产量和品质,在侵染过程中也会产生对人畜有害的DON毒素。目前,对小麦赤霉病的防治主要采取化学防治。但由于该病原菌对常用杀菌剂的抗药性不断增强,新杀菌剂的研发已成为安全、高效防治小麦赤霉病的关键。小麦赤霉病菌致病相关基因的鉴定及其功能研究,不仅可阐明该菌的致病分子机理,而且可为新杀菌剂的研发提供作用靶标。 酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中存在一类细胞质组蛋白乙酰转移酶(HAT-B),由Hat1p和Hat2p两个亚基组成,在DNA复制过程中通过在细胞质中乙酰化新合成的组蛋白,参与染色质组装过程。通过同源重组对小麦赤霉病菌的同源基因(FgHAT2)进行敲除、回补和表型分析。突变体ΔFghat2生长速率减慢,色素产量减少,产孢量减半,DON毒素合成量下降。在扬花期接种小麦麦穗进行致病性测定,敲除突变体基本丧失致病性。酵母双杂交实验结果表明,FgHat2与FgHat1之间不存在直接的物理互作。对外界压力胁迫和常见杀菌剂的敏感性测定中,突变体ΔFghat2应对外界胁迫的耐受性和敏感性与野生型相比有一定的差异。因此,FgHAT2在小麦赤霉病菌生长和致病过程中有着重要的作用。对FgHAT1进行基因敲除和表型分析发现,FgHAT1对小麦赤霉病菌的生长和致病性无明显影响。 线粒体的正常形态对于维持线粒体正常的生理活性十分重要,主要由线粒体膜上与膜分裂融合相关的蛋白调控。在酿酒酵母中,MDM33控制线粒体内膜分裂。通过同源比对,在小麦赤霉病菌基因组数据库中对找到MDM33的同源基因(FgMDM33),并进行基因敲除、回补和表型分析。结果表明,突变体ΔFgmdm33生长速率减慢,气生菌丝减少,产孢量下降。在扬花期接种小麦麦穗,敲除突变体基本丧失致病性。对外界压力胁迫和常见杀菌剂的敏感性测定中,突变体ΔFgmdm33应对细胞壁胁迫压力,10 ppm异菌脲和0.2 ppm氰烯菌酯等杀菌剂的敏感性增强。综上所述,FgMDM33可能参与调控小麦赤霉病菌生长和致病过程。 支链氨基酸合成途径仅在于细菌、真菌和高等植物中,哺乳动物中不存在。因此,以支链氨基酸合成相关基因作为新型杀菌剂的靶标是合成对哺乳动物低毒无害杀菌剂的首选。本实验对小麦赤霉病菌中亮氨酸合成相关基因进行敲除和表型分析。突变体ΔFgleu1、ΔFgleu2A、ΔFgleu2A/B、ΔFgleu3和ΔFgleu4(ΔFgleu9)的菌落生长速率显著减缓,气生菌丝减少,不产生红色色素,产孢量下降。其中,ΔFgleu3和ΔFgleu4(ΔFgleu9)只能在营养丰富的CM或YEPD培养基上生长。外源添加不同浓度的亮氨酸可恢复突变体ΔFgleu1、ΔFgleu2A、ΔFgleu2A/B、ΔFgleu3和ΔFgleu4(ΔFgleu9)的菌落表型和产孢量,进一步证明亮氨酸合成相关基因参与调控小麦赤霉病菌的营养生长和无性生殖。突变体ΔFgleu1、ΔFgleu2A、ΔFgleu2A/B、ΔFgleu3和ΔFgleu4(ΔFgleu9)在小麦麦穗上基本丧失致病性,只侵染接种部位小穗,不蔓延至周围其他部位。说明亮氨酸合成相关基因在调节小麦赤霉病菌的致病性方面起到一定的作用。