玉米大斑病菌StFPS1參與病菌高滲脅迫及細胞壁發(fā)育機制初探.pdf

1、本課題組在前期研究中利用生物信息學(xué)手段初步明確了在玉米大斑病菌中存在4條MAPK級聯(lián)途徑，其中HOG-MAPK途徑主要參與調(diào)控病菌的高滲脅迫反應(yīng)。繼而，克隆了玉米大斑病菌水甘油通道蛋白基因StFPS1，并利用RNAi及基因敲除技術(shù)初步闡明了基因的功能。本研究在此基礎(chǔ)上，利用基因敲除技術(shù)再次創(chuàng)制StFPS1基因的2株敲除突變體，通過比較突變體與野生型菌株在生長發(fā)育、細胞壁發(fā)育及對高滲脅迫的反應(yīng)，進一步明確該基因的功能。主要研究結(jié)果如下:<

2、br>　　1、獲得了玉米大斑病菌StFPS1基因敲除突變體。驗證了前期研究中構(gòu)建的玉米大斑病菌StFPS1基因敲除載體，并將該載體轉(zhuǎn)化玉米大斑病菌野生型菌株原生質(zhì)體;利用潮霉素抗性篩選獲得了2株表型穩(wěn)定的抗性轉(zhuǎn)化子;通過特異引物PCR、RT-PCR等技術(shù)證實了這2株抗性轉(zhuǎn)化子為StFPS1基因敲除突變體。
　　2、StFPS1基因影響玉米大斑病菌菌絲細胞的形態(tài)建成及分生孢子發(fā)育。與野生型菌株相比，StFPS1基因敲除突變體在PDA

3、培養(yǎng)基上生長速度降低，菌絲細胞長度增加并出現(xiàn)彎曲膨大現(xiàn)象，幾乎不產(chǎn)生分生孢子。表明，StFPS1基因不僅影響菌絲發(fā)育，也影響分生孢子發(fā)育。
　　3、StFPS1基因參與玉米大斑病菌菌絲細胞的高滲脅迫反應(yīng)。在高滲脅迫條件下，與野生型菌株相比，突變體菌絲細胞膨大;菌絲細胞內(nèi)甘油含量顯著增加;生長速率受抑制程度低，StFPS1基因敲除突變體對高滲脅迫條件的耐受力明顯提高。表明，StFPS1基因參與病菌高滲脅迫反應(yīng)，是一種調(diào)控因子。進一步

4、檢測外高滲脅迫條件下突變菌株中調(diào)控甘油合成的關(guān)鍵基因（StGPD1、StHOR2）的表達水平變化，發(fā)現(xiàn)2個基因的表達水平比正常培養(yǎng)條件下升高，但未達到野生型菌株中基因的表達水平?；诖?，推測玉米大斑病菌中水甘油通道蛋白StFPS1的缺失、甘油的外排受阻是細胞甘油含量升高及突變體提高其耐受高滲脅迫條件的主要原因。
　　4、透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，與野生型菌株相比，StFPS1基因敲除突變體的細胞壁明顯變薄;Real-time RCR技術(shù)分

5、析發(fā)現(xiàn)突變體中細胞壁合成相關(guān)基因StCHS1、StCHS2、StCHS2、StRho1的表達量均降低，且突變體對細胞壁合成干擾物質(zhì)的敏感性降低。結(jié)果表明，StFPS1基因參與調(diào)控病菌細胞壁的形態(tài)建成。
　　5、滲脅迫條件下，野生型和突變體菌株細胞壁均增厚，但突變體顯著增厚。細胞壁合成基因（StC HS1、StCHS2、StCHS3、StRho1)表達水平明顯增加，表明在高滲脅迫條件下，細胞壁增厚是病菌耐受高滲脅迫條件的重要反應(yīng)之一

6、。
　　6、玉米大斑病菌StFPS1基因?qū)OG-MAPK途徑和CWI-MAPK級聯(lián)途徑均具有一定影響。本研究發(fā)現(xiàn)在StFPS1基因敲除突變體中HOG-MAPK和CWI-MAPK途徑的關(guān)鍵基因StHOG1、StSLT2表達量均呈現(xiàn)顯著下降。因此，StFPS1基因的缺失降低了StHOG1、StSLT2基因的表達水平，降低了細胞壁合成酶基因的表達水平，是細胞壁合成受阻，是胞壁變薄。
　　7、玉米大斑病菌StFPS1基因參與病菌的