禾谷镰刀菌（Fusarium asiaticum）蓝光受体基因Fawc1和Favvd的功能分析

发布时间：2020-07-31 14:58

【摘要】：禾谷镰刀菌是禾本科作物的重要病原菌之一,能侵染大麦、小麦、水稻等禾谷类作物,引起穗腐病等植物病害。同时,能够产生单端孢霉烯毒素(DON),对人体和动物的健康造成威胁。禾谷镰刀菌是个庞大的物种,具有9个系统发育差异性物种。其中禾谷镰刀菌第6世系Fusarium asiaticum是我国长江中下游禾谷类作物赤霉病最主要病原菌。本实验室在2013年首次发现F. asiaticum可引起芦笋的采后病害,并报道其对多种果蔬的致病具有广谱性,是一种危害果蔬食用安全的潜在病原。实验室前期发现环境光对多种真菌的采后致病性具有调节作用,为了进一步解析光照对F. asiaticum生长发育、次生代谢及致病性的影响。本研究通过基因缺失突变等遗传学方法对F. asiaticum蓝光受体基因Fawcl和Favvd的功能进行了分析,研究结果如下：1.通过探究光照对F. asiaticum菌落形态、生长速率、孢子产生等方面的影响,确定了蓝光和白光可抑制其营养生长；并且通过定量PCR检测三个蓝光受体基因,证实蓝光受体基因受光照诱导,且Fawcl和Favvd受光诱导明显。2.对F. asiaticum中蓝光受体FaWCl和FaVVD蛋白进行生物信息学的分析。数据分析表明,FaWC1与其他WC-1家族蛋白具有共同的起源。通过氨基酸序列的比对说明了FaWC1、FaVVD在各自的功能域具有高度保守性,且FaWC1、 FaVVD都具有作为光受体的LOV结构域；对25种真菌的WC-1蛋白结构域进一步分析显示,其功能结构域存在差异,这可能是不同真菌中WC-1功能差异的原因。3.采用同源重组策略对F. asiaticum蓝光受体基因Fawc1和Favvd进行敲除,分别获得转化子51株和83株。经过DNA水平确定后,51株Fawc1转化子中有6株目的基因缺失,83株Favvd转化子中有9株目的基因缺失。随机各挑选3株进行RNA水平和Southern bolting鉴定后,最终确定Fawc1突变体△ Fawc1-1、 △Fawc1-24、△Fawc1-48和Favvd突变体Favvd-1、△Favvd-50、△Favvd-83。4.通过突变体和野生型的比较分析,结果显示：△ Fawc1突变体生长加快,生物量积累增加,色素和孢子产生增加,子囊壳产生异常,但致病性显著降低；而△Favvd突变体除了生长速率和生物量积累略减少,菌丝更为紧密外,其他表型方面并未太大改变,但致病性却显著增加。表明蓝光受体Fawcl和Favvd在F. asiaticum的生长发育、次生代谢和致病性发挥着重要作用。5.为进一步明确突变体致病性改变的原因,我们分析了病原真菌致病过程的各个环节,包括病原真菌的附着、菌丝的穿透能力、细胞壁降解酶的分泌、DON毒素的产生及寄主与病原真菌互作过程中ROS的产生情况。结果显示：Fawcl缺失后,菌丝的疏水性和穿透能力大大降低；然而,△Favvd突变体在相应的方面与△ Fawcl突变体正好相反,菌丝的疏水性和穿透能力增加。表明Fawcl和Favvd均参与F. asiaticum的致病过程,且Favvd可能是Fawcl的负调控因子。综上所述,我们认为蓝光受体Fawcl、Favvd在F. asiaticum的生长发育、次生代谢及致病性方面都发挥着重要作用,这为控制F. asiaticum在采后果蔬中的致病和产毒提供了重要的理论依据和现实意义。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S432.4

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