【摘 要】
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真菌杀虫剂作为一种环境友好型的生物杀虫剂,因其具有害虫不易产生抗性和可持续控制等优点,应用潜力巨大。但杀虫速度慢、生产成本高及防治效果易受环境影响等缺点限制了其大规模应用。孢子是昆虫病原真菌的主要侵染单元,是真菌杀虫剂的主要有效成分,其产率和质量会直接影响杀虫真菌制剂的生产成本和杀虫效率。因此,对于昆虫病原真菌的孢子产量和质量的调控机制的探究,有望为提高真菌杀虫剂的生产效率提供理论依据。Sln1作
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真菌杀虫剂作为一种环境友好型的生物杀虫剂,因其具有害虫不易产生抗性和可持续控制等优点,应用潜力巨大。但杀虫速度慢、生产成本高及防治效果易受环境影响等缺点限制了其大规模应用。孢子是昆虫病原真菌的主要侵染单元,是真菌杀虫剂的主要有效成分,其产率和质量会直接影响杀虫真菌制剂的生产成本和杀虫效率。因此,对于昆虫病原真菌的孢子产量和质量的调控机制的探究,有望为提高真菌杀虫剂的生产效率提供理论依据。Sln1作为HOG-MAPK途径上的一个保守的感应激酶,在不同真菌中的功能不尽相同。在本研究中,我们通过生物信息学分析发现,模式昆虫病原真菌蝗绿僵菌中MaSln1基因编码区全长为3426 bp,含有一个60 bp的内含子,编码一个含有1121个氨基酸的蛋白质,相对分子质量为122.8 k D,等电点为6.88。我们采用基因敲除和回复策略构建了MaSln1的突变菌株,并阐明了其在蝗绿僵菌中的功能。实验结果表明,MaSln1的缺失不影响蝗绿僵菌孢子的萌发率、产孢量及对化学物质的抗逆性,但孢子的抗紫外和抗湿热能力显著降低,相较于野生型菌株(the wild type strain,WT),敲除菌株的紫外和湿热的半抑制时间分别降低了约1.68 h和3.05 h。毒力测试结果表明,与MaSln1缺失后,蝗绿僵菌的点滴毒力显著降低,半致死时间增加了约0.78 d;进一步研究结果表明,MaSln1缺失后不影响蝗绿僵菌孢子在蝗虫后翅上的萌发和附着胞的形成率,但附着胞的膨压显著增加,MaSln1敲除菌株的半塌陷浓度相较于WT降低了约0.6 g/ml。此外,我们发现MaSln1的缺失使得蝗绿僵菌在SYA培养基上的产孢方式发生改变,即由微循环产孢变为正常产孢。我们对MAPK途径上一些其它关键基因(膜蛋白基因MaSho1,核心激酶基因Ma Hog1、Ma Mk1和MaSlt2)的敲除突变体在SYA上进行产孢方式观察,发现敲除这些基因对蝗绿僵菌的产孢方式均无影响,说明MaSln1影响蝗绿僵菌的产孢方式很有可能不依赖于保守的MAPK途径。通过RNA-seq对可能受MaSln1调控的基因进行分析,我们发现共有143个基因在产孢时期发生了差异表达,但并未发现与MAPK途径直接相关基因的差异表达。经分析发现,受MaSln1调控的98个已知的差异基因中有22个与菌丝生长、细胞周期以及细胞骨架形成相关,说明MaSln1很有可能通过调控这些与细胞分裂和形态建成相关基因的表达来调控蝗绿僵菌产孢方式的转换。本研究为阐明杀虫真菌抗逆、侵染致病以及产孢方式转换的机制提供了理论依据。
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