蝗绿僵菌高渗透压敏感蛋白MaSho1的功能研究

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昆虫病原真菌作为重要的杀虫真菌,具有对环境友好、害虫不易产生抗性、能实现对害虫种群持续控制的优点,但其防效不稳定、杀虫速度慢、生产成本高等缺点限制了其广泛应用。分生孢子作为昆虫病原真菌的主要侵染器官,在真菌的生长和繁殖过程中起着关键性的作用,孢子产量会直接影响杀虫真菌农药的防治效果和生产成本。因此,研究昆虫病原真菌生防相关性状及其分子机制,对充分挖掘其在生物防治过程中的潜力,具有十分重要的理论意义和实际应用价值。Sho1是HOG-MAPK信号传导途径上游的重要跨膜蛋白,在不同真菌中具有不同的功能。HOG-MAPK信号途径参与调节真菌的渗透压响应,在昆虫病原真菌的生长发育、逆境耐受能力及致病过程中发挥着重要的作用。因此,膜蛋白Sho1在蝗绿僵菌中可能也具有重要功能。本研究从蝗绿僵菌中克隆得到Sho1的同源基因MaSho1并对其功能进行研究。生物信息学分析发现该基因编码306个氨基酸,具有四个跨膜结构域(TM)和一个SH3功能域。通过构建MaSho1敲除和回复菌株,以及SH3结构域缺失菌株,对MaSho1和SH3结构域在蝗绿僵菌中的功能进行了研究。研究结果表明,与野生型和回复菌株相比,ΔMaSho1突变体的紫外耐受性显著降低但抗湿热能力无显著影响;细胞壁完整性受到破坏,抗氧化和高渗胁迫能力显著降低,且SH3结构域参与调控氧化耐受性和高渗胁迫。体外点滴实验表明,MaSho1缺失后蝗绿僵菌的致病能力显著降低。此外,MaSho1缺失后产孢量显著提高,隔间距显著缩短,在1/4 SDAY培养基上的产孢方式发生了转换,即由正常产孢转换为微循环产孢,但SH3结构域不参与调控产孢方式的转换且MaSho1的缺失不影响孢子萌发。对产孢时期数字表达谱分析发现,MaSho1缺失后在产孢过程中的差异表达基因有103个。其中由MaSho1调控的49个已知差异表达基因中有23个与菌丝发育、分枝、细胞分裂和产孢量相关。此外,参与调控产孢相关途径的差异表达基因也受到MaSho1的调控。这些结果表明,MaSho1通过调控产孢相关途径以及细胞分裂及分化相关基因的表达来抑制菌丝的生长,调控产孢方式的转换,进而促进分生孢子的产生。上述结果表明,MaSho1不仅参与调控蝗绿僵菌的致病过程,而且通过调控的菌丝生长和产孢方式的转换来影响蝗绿僵菌分生孢子产量。因此,进一步研究蝗绿僵菌MaSho1在调控产孢方式转换中的分子机制,有利于提高孢子产量和杀虫效率,对今后的大规模生产具有重要的实际应用价值。
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