由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearium)等真菌引起的小麦赤霉病严重威胁我国小麦的生产安全,胞外水解酶和真菌毒素DON是其重要的致病因子,它们的合成和外泌过程均与膜运输系统密切相关。翻转酶通过调控脂类分子在膜脂双分子层中的分布来参与膜运输系统的调控。因此,我们对禾谷镰刀菌翻转酶家族的生物学功能展开研究,取得了如下进展:(1)在禾谷镰刀菌中存在着5个编码翻转酶的基因,分别被命名为 FgDNFA、FgDNFB、FgDNFC1、FgDNFC2 与 FgDNFD。我们利用GFP标记这些翻转酶,借助染料FM4-64、ER-Tracker Red、DAPI来观察它们的亚细胞定位,FgDnfA与FgDnfD定位于隔膜与细胞膜,并且FgDnffA会更集中在靠近尖端处的细胞膜上,FgDnfD在亚尖端处的定位要远多于尖端处;FgDnfB定位于顶体;FgDnfC1在老熟菌丝中有隔膜定位;FgDnfC2定位于ER;此外,我们发现这些翻转酶都会定位于内吞体上,它们在分生孢子与子囊孢子中的定位类似于在菌丝中的定位。(2)我们运用基因敲除的策略研究禾谷镰刀菌翻转酶的生物学功能。FgDnfA的缺失导致菌体营养生长受抑制、分生孢子减少、子囊壳几乎不能产生且无子囊及致病力减弱;FgDnfB的缺失导致菌体营养生长受抑制、分生孢子变短及子囊壳变小且无子囊,FgDnfD的缺失导致菌体营养生长受抑制、分生孢子变短、子囊壳变小且子囊里无子囊孢子及致病力减弱。实验结果表明FgDnfA、FgDnfB和FgDnfD不同程度地参与调控菌体的生长、繁殖和致病过程,而FgDnfC1与FgDnfC2在这些过程中无明显调控作用。此外,我们对这些翻转酶基因依次进行了双基因敲除实验并对获得的8个双敲除突变体(除双敲除FgDNFA&B,FgDNFA&D可能致死外,获得了所有的双基因敲除突变体)进行表型分析,发现FgDnfB与FgDnfD之间存在功能冗余,它们的双敲除使得突变体营养生长严重受抑制,并且丧失了产孢、有性生殖及致病的能力。而FgDnfC1、FgDnfC2的双缺失突变体与野生型菌株相比在这些方面均无明显差别,它们分别与FgDnfA、FgDnfB和FgDnfD的双敲除突变体均表现为FgDnfA、FgDnfB和FgDnfD基因单敲除的表型。(3)缺失FgDnfA或FgDnfD导致DON产量显著下降,而缺失FgDnfB DON产量反而显著上升,缺失FgDnfC1、FgDnfC2对DON合成无显著影响。研究表明,FgDNFA,FgDNFB与FgDNFD通过参与调控毒素体的形成来调控DON的合成;还会参与调控DON合成相关基因(Tri家族基因)的表达来调控DON的合成。对禾谷镰刀菌翻转酶的研究,有利于进一步揭示禾谷镰刀菌致病过程的机理,并为防治小麦赤霉病提供新思路。