FOC1與FOC4差異基因的比較及乙酰乳酸合酶催化亞基的功能分析.pdf

1、香蕉是世界重要水果之一，也是我國農業(yè)經(jīng)濟中的重要支柱，主要種植于我國的南方各省。近年來，由尖孢鐮刀菌古巴專化型（Fusarium oxysporumf. sp.Cubense，F(xiàn)OC）引起的香蕉枯萎病對我國乃至世界香蕉產業(yè)造成了極大的威脅，但對于香蕉枯萎病菌致病因子的調控機理知之甚少。香蕉枯萎病菌1號生理小種對龍牙蕉（AAB）和大蜜哈（AAA）的危害較大，而不侵染矮香蕉（Cavendish，AAA），但4號生理小種幾乎能侵染所有的香蕉品

2、種，危害極大。鑒于香蕉枯萎病1號及4號生理小種的致病能力及寄主范圍的差異，篩選兩個小種致病及寄主范圍相關的差異基因，進而研究基因功能，為開發(fā)新的防治途徑提供理論基礎顯得尤為重要。
　　本研究通過基因組學及蛋白組學的比較，篩選出大量香蕉枯萎病1號及4號小種的差異基因、差異蛋白和差異分泌蛋白等，并對其進行了 GO功能注釋和 KEGG信號通路分析。通過分析上述結果，我們從中篩選出9個處于FOC4重要信號通路中的特有基因，結合已報道的其它

3、病原菌的10個致病相關基因進行了熒光定量PCR實驗和生物信息學分析。根據(jù)實驗結果，我們最終選定一個疑似引起兩個生理小種致病差異的基因FOC4_g10000973，根據(jù)該基因在基因組中的注釋以及 NCBI中的比對結果，發(fā)現(xiàn)該基因編碼乙酰乳酸合酶催化亞基蛋白。
　　乙酰乳酸合酶催化亞基基因是一個長1086bp的片段，編碼362個氨基酸，只有一個 ORF，沒有內含子，含有三個保守的功能域，分別是丙酮酸氧化酶嘧啶結合區(qū)域、焦磷酸硫氨酸酶的

4、保守區(qū)域、焦磷酸硫胺素酶的超家族結構域。系統(tǒng)進化樹分析表明，該基因在尖孢鐮刀菌的少數(shù)種及不同屬的真菌中相對保守，且蛋白相似性較高。通過相關生物信息學軟件，發(fā)現(xiàn)該蛋白的α-螺旋、β-折疊，和環(huán)狀結構在整體中分別占的比例是32.60％、14.92%、52.49%，存在螺旋卷曲結構，不穩(wěn)定性較高，且與DNA有13個結合位點，是個不穩(wěn)定的跨膜蛋白。
　　以乙酰乳酸合酶催化亞基基因本身及其上下游片段設計引物，通過融合 PCR及原生質體 PE

5、G轉化等技術獲得該基因的突變體。通過大量表型實驗發(fā)現(xiàn)，突變體氣生菌絲量增多，生長速率、產孢量下降顯著，生長量差異不顯著。另外，突變體對于剛果紅、熒光增白劑、過氧化氫的敏感性與野生型相似。轉錄分析表明，突變體的乙酰乳酸合酶其他相關基因的表達量變化差異不顯著。而酶活實驗中，表明 FOC4野生型的乙酰乳酸合酶活性最高，F(xiàn)OC4突變體的酶活性最低，差異均顯著，且突變體對于巴西蕉的致病力大幅度下降，發(fā)病時間大幅度延長。
　　總之，本研究為進