稻曲病菌不同类型无性孢子DNA甲基化研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:beibeigou
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稻曲病是由稻绿核菌Ustilaginoidea virens(Cooke.)Takah引起的一种水稻穗部重要病害,该病在世界各稻区都有不同程度发生和危害。稻曲病菌侵染水稻小花后引起穗粒发病,在穗粒上形成稻曲球,稻曲球中的分生孢子座产生粉状厚垣孢子,厚垣孢子在发育过程中其颜色会发生变化,由灰色逐渐变成黄色,最终成为黑色,即厚垣孢子由非休眠状态转化为休眠状态,这种现象为表观遗传特征。厚垣孢子在颜色和休眠的转换中,其表型上有明显差异,这种差异是否与DNA甲基化有关?本研究以稻曲病菌非休眠的分生孢子和黄色厚垣孢子及休眠黑色厚垣孢子为材料,采用MSAP技术检测三者之间的DNA甲基化水平和模式及差异片段,进而对甲基化差异片段进行克隆测序及序列信息分析,主要结果如下。(1)为了建立适应DNA甲基化的实验材料,采用稻曲病菌单孢分离人工接种分生孢子悬浮液和捣碎的菌丝片段混合体法,在病粒稻曲球不同阶段获得了稻曲病菌黄色和黑色厚垣孢子,分生孢子是通过单孢菌株转于胁本哲氏培养基,在水平摇床上28℃黑暗条件下150r/min恒温振荡培养7d获得。经CTAB、SDS、试剂盒A、试剂盒B、试剂盒C 5种提取稻曲病菌的分生孢子、黄色和黑色厚垣孢子的全基因组DNA的方法所提取的DNA质量比较,以试剂盒C方法获得的全基因组DNA质量最佳。(2)应用MSAP法对稻曲病菌非休眠分生孢子与黄色厚垣孢子及休眠黑色厚垣孢子的DNA甲基化差异性分析,结果显示,分生孢子基因组DNA中CCGG序列的甲基化率为20.56%,黄色厚垣孢子为33.52%,黑色厚垣孢子为25.63%,可见稻曲病菌分生孢子、黄色和黑色厚垣孢子DNA甲基化水平存在一定的差异。在分生孢子、黄色和黑色厚垣孢子DNA的扩增条带中,DNA全甲基化率分别为8.73%、17.68%、13.96%,即黄色厚垣孢子DNA全甲基化率>黑色厚垣孢子>分生孢子;DNA半甲基化率分别为11.83%、15.84%、11.67%,即黄色厚垣孢子DNA半甲基化率>分生孢子>黑色厚垣孢子。(3)在分生孢子、黄色厚垣孢子、黑色厚垣孢子的DNA甲基化差异研究中获得了71条差异性片段,对其进行切胶、回收、再扩增、克隆和测序,将测序结果在NCBI上用BLAST进行序列和功能同源性比对分析,结果表明,分生孢子的甲基化差异性条带与水解酶,DNA结合反应调节子,α-淀粉酶等同源。非休眠型的黄色厚垣孢子甲基化差异性条带与DNA结合转录调节因子,依赖ATP的蛋白酶同源性高,这些转录调节因子和蛋白酶是细胞发育中直接控制着细胞复杂的生长和分化过程,维持细胞正常生理功能。休眠型的黑色厚垣孢子甲基化差异性条带与肽基脯氨酰异构酶、组氨酸结合酶、甲基辅酶M还原酶α亚基、ABC型极性氨基酸转运系统等同源。这些差异位点发生甲基化,抑制基因的表达,如肽基脯氨酰异构酶可能抑制细胞的增殖而使其休眠。通过本研究首次揭示休眠性真菌稻曲病菌非休眠分生孢子与黄色厚垣孢子及休眠黑色厚垣孢子的DNA甲基化水平,并用差异性片段的序列同源性蛋白相关功能推测它们之间的DNA甲基化差异性基因可能对调控着稻曲病菌厚垣孢子休眠有一定作用。
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