【摘 要】
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核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)是引起作物菌核病的典型死体营养型植物病原真菌,造成作物品质降低及严重的产量损失。真菌病毒在真菌群体中普遍存在,多个病毒侵染同一个菌株是自然界中普遍现象。复合侵染的病毒间相互作用会影响寄主真菌致病力,拮抗作用会导致真菌毒力增强,协生作用可使毒力降低。前期研究中鉴定出携带6种RNA病毒的核盘菌低毒菌株SCH941,及含有4种真菌病毒(核盘菌双节
【基金项目】
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国家自然科学基金(31772111); 国家重点研发计划(2017YFD0201100);
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核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)是引起作物菌核病的典型死体营养型植物病原真菌,造成作物品质降低及严重的产量损失。真菌病毒在真菌群体中普遍存在,多个病毒侵染同一个菌株是自然界中普遍现象。复合侵染的病毒间相互作用会影响寄主真菌致病力,拮抗作用会导致真菌毒力增强,协生作用可使毒力降低。前期研究中鉴定出携带6种RNA病毒的核盘菌低毒菌株SCH941,及含有4种真菌病毒(核盘菌双节段病毒1(Sclerotinia sclerotiorum botybirnavirus 1,Ss BRV1)、核盘菌双节段病毒3(Sclerotinia sclerotiorum botybirnavirus 1,Ss BRV3)核盘菌呼肠孤病毒1(Sclerotinia sclerotiorum reovirus 1,Ss Re V1)以及Sclerotinia sclerotiorum yado-kari virus 1(Ss YKV1))的低毒菌株T3,且Ss BRV1、Ss Re V1、Ss YKV1三种病毒之间存在协生作用。基于转录组测序分析,发现4个核盘菌基因Ss Nmr A(sscle_13g092100)、Ss ZFH2(sscle_15g104540)、Ss Pho A(sscle_11g084560)、Ss RFX1(sscle_03g025950)在三种病毒协生过程中显著差异性表达。基于此,本研究以菌株SCH941的子囊孢子后代菌株SCH941A1(不携带病毒),及低毒菌株T3(携带四种病毒)为研究材料,探究了4个候选基因对核盘菌生物学特性的影响及在病毒协生过程中发挥的作用。对两个在病毒协生过程中明显上调表达的核盘菌基因Ss Nmr A和Ss ZFH2进行了功能分析。基因Ss Nmr A编码含有304个氨基酸的假定蛋白,有一个保守结构域PCBER-SDR,预测属于氧化还原酶超家族成员。以菌株SCH941A1为背景,获得了Ss Nmr A基因敲除转化子,该转化子菌落形态和致病力等生物学特性与SCH941A1菌株无明显差异。携带病毒Ss BRV1、Ss Re V1和Ss YKV1的Ss Nmr A基因敲除转化子,表型与T3菌株相似,呈现低毒特性,且病毒积累量与T3菌株无明显差异,表明Ss Nmr A基因的缺失不影响Ss BRV1、Ss YKV1和Ss Re V1三者之间的协生作用。基因Ss ZFH2编码一个含有361个氨基酸的假定蛋白,在294-316个氨基酸位置有一个C2H2型锌指蛋白(Cys2His2 zinc finger)保守结构域,是一个负转录调控因子。Ss ZFH2基因敲除转化子的菌落形态和致病力等生物学特性与SCH941A1菌株无明显差异。但是,Ss BRV1、Ss YKV1和Ss Re V1三种病毒复合侵染Ss ZFH2基因敲除转化子后,该转化子并没有表现出低毒特性,表型正常,且敲除转化子中病毒积累量显著低于T3菌株,表明Ss ZFH2基因与病毒间协生作用具有紧密相关性。对两个在病毒协生过程中明显下调的核盘菌基因Ss Pho A和Ss RFX1进行了功能分析。Ss Pho A基因编码含有信号肽的全长413个氨基酸的假定蛋白,含有一个酸性磷酸酯酶(ALP-like)保守结构域,其敲除转化子与菌株SCH941A1的表型相似。携带Ss BRV1、Ss YKV1和Ss Re V1三种病毒的Ss Pho A基因敲除转化子表型与T3菌株相似,呈现低毒特性,且病毒积累量与T3菌株无明显差异,表明Ss Pho A基因与病毒协生作用无关。Ss RFX1基因编码一个全长821个氨基酸且包含有一个RFX DNA binding保守结构域的假定蛋白,是一个候选转录因子。基因Ss RFX1的敲除转化子生长速率降低,侵染垫形成延后,致病力下降,是一个新的核盘菌致病相关基因,但该基因在病毒协生过程中的作用需要进一步的验证。综上所述,本论文通过对Ss BRV1、Ss YKV1和Ss Re V1三种病毒协生过程中差异表达的4个基因进行功能研究,发现RFX DNA binding型转录因子基因Ss RFX1与核盘菌致病相关,而C2H2型锌指蛋白转录因子基因Ss ZFH2在促进病毒复制方面发挥着重要作用。该研究不仅发现了新的与核盘菌致病相关基因,为菌核病的防控提供了新的基因资源,而且发现病毒协生过程中促进病毒复制的基因,为解析病毒协生作用的机理提供了参考依据。
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