禾谷鐮刀菌編碼支鏈氨基酸合成酶IPMD的兩個同源基因FgLEU2A和FgLEU2B生物學功能研究.pdf

1、麥類赤霉病(Fusarium head blight，F(xiàn)HB)是危害黑麥(Secale cereale)、大麥(Hordeum vulgare)、小麥(Triticum aestivum）等禾本類作物的一種重要病害，其病原菌為禾谷鐮刀菌復合物(Fusarium graminearum complex)。小麥赤霉病不僅會降低籽粒的品質，造成巨大的經(jīng)濟損失，其病原菌在侵染過程中形成的多種真菌毒素，不但危害人畜健康，對食品安全也構成極大威脅。

2、迄今為止，因缺少抗小麥赤霉病的高抗品種，化學防治仍是控制小麥赤霉病流行最有效的方法。70年代初，我國開始使用苯并咪唑類（多菌靈）殺菌劑防治小麥赤霉病，但由于常年單一用藥，植株對多菌靈的抗藥性增強。因此，新型殺菌劑的研發(fā)對小麥赤霉病的持續(xù)防控起著至關重要的作用。支鏈氨基酸(Branched-chain amino acids，BCAAs)包括亮氨酸(leucine)，異亮氨酸(isoleucie)和纈氨酸(valine)，是哺乳動物所需的

3、必需氨基酸，但支鏈氨基酸的合成途徑只存在于細菌，真菌和植物中，哺乳動物只能從外界獲得。因此，支鏈氨基酸的合成酶途徑成為新型安全藥劑靶標研究的熱點。
　　由LEU2基因編碼的異丙基蘋果酸脫氫酶（IPMD）是亮氨酸合成途徑中一種重要的酶。禾谷鐮刀菌全基因組中含有兩個同源的LEU2基因(分別命名為FgLEU2A和FgLEU2B)，同源性比對結果表明，F(xiàn)gLeu2A和FgLeu2B蛋白的氨基酸序列的同源性為45％。通過靶向基因敲除技術構建

4、FgLEU2A/B基因的敲除突變體，通過互補技術構建FgLEU2A基因的互補突變體，表型測定結果顯示，F(xiàn)gLEU2A基因在亮氨酸的合成途徑中起到更主要的作用。FgLEU2A基因的敲除突變體(△FgLeu2A-10)和FgLEU2A/B基因的雙敲除突變體(△FgLeu2AB-8)表現(xiàn)出亮氨酸營養(yǎng)缺陷，F(xiàn)gLEU2B基因的敲除突變體(△FgLeu2B-2)在形態(tài)上與野生型菌株PH-1和互補突變體△FgLeu2A-com8沒有明顯差別。在營養(yǎng)

5、匱乏沒有亮氨酸添加的FGA培養(yǎng)基上，△FgLeu2A-10和△FgLeu2AB-8不能生長，外源添加0.25mM亮氨酸可恢復△FgLeu2A-10的亮氨酸營養(yǎng)缺陷，而△FgLeu2AB-8在外源添加1.25mM亮氨酸條件下才能恢復生長?！鱂gLeu2A-10和△FgLeu2AB-8在完全培養(yǎng)基PDA上氣生菌絲稀疏、生長速率減慢、不產(chǎn)紅色素。FgLEU2A基因的缺失還會阻礙分生孢子的產(chǎn)生，外源添加0.25mM亮氨酸能恢復分生孢子形成，但其

6、卻不能在2％的蔗糖水中萌發(fā)。△FgLeu2A-10和△FgLeu2AB-8對滲透壓力和氧化壓力的敏感性發(fā)生變化，在寄主麥穗和非寄主圣女果上的致病力顯著減弱，DON毒素產(chǎn)生量顯著降低，△FgLeu2B-2與PH-1和△FgLeu2A-com8相比差異不大。以上實驗結果表明，F(xiàn)gLEU2A基因對禾谷鐮刀菌的生長發(fā)育、毒素合成、致病性等方面都起著至關重要的作用，也是研發(fā)新型安全藥劑的潛在藥靶，F(xiàn)gLEU2B基因對禾谷鐮刀菌生長發(fā)育、毒素合成、