VMAH在指状青霉生长和寄主侵染过程中的作用研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:rights_2005
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指状青霉(Penicillium digitatum)侵染引起的柑橘绿霉病是导致采后柑橘腐烂变质的重要原因之一,给柑橘产业带来巨大的经济损失。化学杀菌仍是目前柑橘采后病害控制的主导手段。研发具有新型药物作用靶点、低毒、低耐药性、高效的杀菌剂对于柑橘采后安全生产具有重要意义。我们实验室前期研究发现V-ATP酶的H亚基蛋白是控制指状青霉生长和侵染性的潜在作用靶点,并获得指状青霉vmah基因沉默突变株si14和过表达突变株oe12。本试验在前期的研究基础上,进一步通过对wt、si14和oe12的生长速率、产孢量、孢子活力、致病力、p H胁迫、金属离子胁迫和抑制剂胁迫的敏感性测定,并利用转录组测序技术对突变株的差异基因进行筛选、验证和进一步的生理生化功能分析,探究vmah基因在指状青霉中的功能及其作为新型杀菌剂靶点的可能性。主要结果如下:(1)与wt相比,si14的生长速率减缓、产孢量和孢子活力都下降,而oe12与之相反;si14对柑橘类果实的致病力明显下降,而oe12的致病力有所增强;si14对偏酸和偏碱环境、高浓度的Ca2+、Fe2+、Cu2+等金属离子和氧化剂H2O2比较敏感;对质子泵抑制剂类杀菌剂的敏感性也显著高于wt。(2)对wt和si14组的比较转录组分析发现:wt和si14组共有1308个上调表达的差异基因,1403个下调表达的差异基因;对差异基因进行GO功能分类和KEGG功能富集分析发现,GO分类主要包括细胞膜、细胞膜组分和代谢进程等方面,KEGG富集主要涉及到抗生素的生物合成、氨基酸合成和代谢、能量代谢、脂肪酸代谢等通路。进一步分析差异显著基因发现,这些差异显著基因主要与p H平衡、细胞膜、细胞壁、能量代谢、糖代谢、活性氧代谢、细胞自噬和死亡等方面相关。(3)对筛选出的差异表达基因做进一步的理化分析发现,vmah基因沉默对指状青霉菌丝体细胞内部结构产生显著影响。vmah基因沉默使指状青霉菌丝细胞质内空泡显著增加,线粒体的形状发生改变,细胞质分布也变得不均匀。进一步研究发现vmah基因沉默使细胞膜脂质和麦角甾醇含量下降,细胞壁组分葡聚糖和几丁质含量下降,葡聚糖酶和几丁质酶活性降低,细胞壁降解酶的活性也普遍下降;si14的胞外p H下降、液泡p H上升,V-ATPase酶活性下降,而P-ATPase酶活性上升;si14的菌丝体过氧化氢和超氧阴离子的含量有明显增加,SOD、POD和CAT活性和谷胱甘肽含量较野生菌株显著升高。综上所述,指状青霉vmah基因沉默通过影响p H平衡、细胞膜、细胞壁和活性氧代谢相关的基因,使细胞p H稳态失衡、细胞膜和细胞壁组分发生变化、活性氧水平受到影响,从而影响菌丝的生长速率和致病力,同时突变株表现出对酸碱、高浓度金属离子、氧化剂H2O2和质子泵抑制剂类杀菌剂的敏感性。表明了VMAH蛋白在指状青霉生长和侵染寄主过程中发挥着重要作用,有望将VMAH蛋白作为抑制柑橘绿霉病的药物作用新靶点。
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