禾谷鐮刀菌磷脂酶C基因家族功能研究.pdf

1、小麥赤霉病(Fusarium head blight, FHB)是禾谷類作物上的重要病害，在世界范圍內(nèi)流行。在我國(guó)和世界許多地區(qū)，禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum）是小麥赤霉病的主要病原菌。除了在大流行年份對(duì)小麥產(chǎn)量造成嚴(yán)重?fù)p失外，小麥赤霉病還能導(dǎo)致受侵染麥粒中單端孢霉烯族毒素的殘留尤其是脫氧雪腐鐮刀菌烯醇(Deoxynivallenol，DON)的殘留，DON對(duì)人、畜健康造成巨大危害。盡管小麥赤霉病危害嚴(yán)重，在其防

2、治方面還沒有找到非常有效的措施。而闡明對(duì)病原菌生物學(xué)性狀和致病機(jī)制能為長(zhǎng)期、可持續(xù)的控制病害提供幫助。磷脂酶C(phospholipase C，PLC)是一類重要的磷脂水解酶，在真核生物細(xì)胞反應(yīng)中起到非常重要的作用。目前，關(guān)于PLC對(duì)F.graminearum生物學(xué)性狀及致病性的作用尚不明確。本實(shí)驗(yàn)采用生物信息學(xué)方法分析F.graminearum中FgPLC結(jié)構(gòu)，明確Fgplc在染色體上的位置。根據(jù)同源重組原理，采用PEG介導(dǎo)的原生質(zhì)體

3、轉(zhuǎn)化的方法，獲得6個(gè)Fgplc基因敲除突變體和Fgplc1回復(fù)突變體并對(duì)表型進(jìn)行分析，研究結(jié)果如下:
　　1、通過全基因組Blast分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn).graminearum中plc基因家族包含6個(gè)Fgplc基因，根據(jù)其結(jié)構(gòu)域和開放閱讀框的大小，分別命名為Fgplc1～Fgplc6。結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)FgPLC1結(jié)構(gòu)最為完整，除包含保守結(jié)構(gòu)域X和Y外，還包含PH結(jié)構(gòu)域、EF手型結(jié)構(gòu)域和C2結(jié)構(gòu)域，與動(dòng)物δ型PLC結(jié)構(gòu)相似;FgPLC2、FgP

4、LC3、FgPLC4和FgPLC5均缺乏PH結(jié)構(gòu)域和EF手型結(jié)構(gòu)域，F(xiàn)gPLC6除缺乏PH結(jié)構(gòu)域和EF手型結(jié)構(gòu)域外還缺乏C2結(jié)構(gòu)域，是6個(gè)FgPLC中結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的。
　　2、Fgplc1基因敲除突變體（Δplc1）菌落生長(zhǎng)速度較野生型菌株下降了77.2％，菌落邊緣不規(guī)則，氣生菌絲變短、呈絨毛狀，菌絲疏水性降低，菌絲末端分支增加。Δplc1分生孢子產(chǎn)量較野生型菌株降低了39.5％，24 h時(shí)孢子萌發(fā)率較野生型菌株低38.4％，分生

5、孢子變得短而窄，隔膜減少或消失;Δplc1不能產(chǎn)生子囊殼。Δplc1對(duì)滲透脅迫因子KCl和山梨醇敏感性升高而對(duì)NaCl敏感性降低，對(duì)氧脅迫因子H2O2敏感性降低，對(duì)細(xì)胞壁形成抑制劑Congo red和Calcofluor white(CFW)敏感性降低。Δplc1的DON產(chǎn)量明顯降低，致病性較野生型菌株降低了96.00％。回復(fù)突變體Δplc1-C在菌落生長(zhǎng)、分生孢子產(chǎn)生、子囊殼形成及對(duì)不同脅迫因子敏感性、DON生物合成及致病性等方面的表

6、型回復(fù)到了野生型菌株的水平。
　　3、Fgplc2～Fgplc6基因敲除突變體Δplc2～Δplc6在菌落生長(zhǎng)、分生孢子產(chǎn)生及子囊殼形成方面的表型與野生型菌株差別不明顯;Δplc6對(duì)KCl敏感性升高，Δplc4對(duì)山梨醇敏感性下降，Δplc2、Δplc4對(duì)細(xì)胞壁合成抑制劑Congo red敏感性升高。Δplc2～Δplc65個(gè)敲除突變體的致病性和DON生物合成降低。
　　綜上所述，在F.graminearum中Fgplc1基因