灰葡萄孢鞘脂代谢基因Bcsphl1的功能研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mengyidaocaoren
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灰葡萄孢(Botrytis cinerea)是一种重要的植物病原真菌,可以引起多种植物的灰霉病,造成巨大的经济损失。灰葡萄孢的菌核是由其菌丝彼此缠绕在一起形成的一种致密的休眠结构,该结构可以抵御各种不良的环境。作为一种重要的初侵染源,菌核在灰霉病的侵染循环中起着十分重要的作用。鞘脂是真核生物细胞中各种膜结构的组成部分,在生物体内行使着十分重要的功能,鞘脂合成途径中的许多中间产物也是生物细胞间的信号分子。鞘脂代谢过程中与菌核形成相关的基因,可能会成为灰霉病化学防控的一类新靶标。鉴此,本研究通过对野生型灰葡萄孢菌株B05.10在菌核发育不同时期转录组数据的分析,筛选出了鞘脂合成途径中的基因Bcsphl1与Bcsphl2,这两个基因在菌核发育过程中均上调表达,对这两个基因的相关结构、基因编码蛋白质的相关结构、以及Bcsphl1基因对灰葡萄孢生长发育的影响进行了初步探究。得到了如下结果:1.明确了Bcsphl1与Bcsphl2基因的结构特征Bcsphl1基因编码的蛋白质含360个氨基酸,该蛋白质含有2个跨膜结构域和1个脂肪酸羟化酶保守结构域,其氨基酸序列与灰葡萄孢T4菌株鞘氨醇羟化酶类蛋白的同源性高达98.23%。Bcsphl2基因编码的蛋白质含355个氨基酸,该蛋白质含有1个跨膜结构域和1个脂肪酸羟化酶保守结构域,其氨基酸序列与灰葡萄孢T4菌株的另一个鞘氨醇羟化酶类蛋白的同源性高达99.72%。这两个蛋白质均为结构稳定的整合膜蛋白,且与酿酒酵母鞘氨醇羟化酶(Sur2p)的结构域构成有很高的相似性(该蛋白含有4个跨膜结构域和1个脂肪酸羟化酶保守结构域)。由此推测这两个基因可能为鞘氨醇羟化酶基因。2.获得了Bcsphl1敲除突变体依据同源重组原理,对野生型灰葡萄孢菌株B05.10中的Bcsphl1基因进行了敲除,经过PCR检测和Southern杂交验证,最终得到了4株Bcsphl1基因的敲除突变体,命名为ΔBcsphl1-32、ΔBcsphl1-99、ΔBcsphl1-104和ΔBcsphl1-106。3.明确了Bcsphl1敲除突变体的基本生物学特性Bcsphl1敲除突变体在PDA培养基上的生长速度、菌落形态、菌核大小等生物学性状与野生型菌株B05.10没有明显差异,但敲除突变体的菌核数量相对于B05.10有所降低,说明Bcsphl1基因对灰葡萄孢的生长发育没有影响,但会影响菌核的数量。这在一定程度反应了该基因与灰葡萄孢的菌核发育相关。与野生型菌株B05.10相比,在以葡萄糖、果糖、蔗糖为碳源的MCDA培养基上,敲除突变体的生长速度显著增加,菌核数量明显降低。而在以蔗糖为碳源的培养基上,敲除突变体生长速度明显增加,但菌核数量无显著差异。这进一步说明该基因与灰葡萄孢的菌核发育相关,同时该基因可能会对灰葡萄孢利用不同碳源的能力有一定影响。4.明确了Bcsphl1敲除突变体对相关胁迫及致病力的影响在不同浓度的山梨醇、Na Cl、SDS及不同p H条件的PDA培养基上,Bcsphl1敲除突变体的生长速度与野生型菌株B05.10没有显著差异。这说明该基因对灰葡萄孢抗此类物质胁迫及p H胁迫的能力没有影响。与野生型菌株B05.10相比,Bcsphl1敲除突变体对番茄和烟草叶片的致病力在一定程度上有所降低。在非刺伤和刺伤的番茄叶片与烟草叶片上,敲除突变体的病斑直径分别降低了3.3%~44.8%与11.9%~31.3%。该结果说明该基因与灰葡萄孢的致病力有一定的相关性。上述结果为揭示鞘脂合成在灰葡萄孢生长发育和致病过程中的作用提供了一定的线索。
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