小麥赤霉病菌麥角甾醇生物合成途徑中關(guān)鍵基因的功能研究.pdf

1、麥角甾醇是真菌細(xì)胞質(zhì)膜的組分，在維持真菌細(xì)胞膜的流動(dòng)性、完整性以及膜上的一些蛋白功能的正常行使等方面起到了非常重要的作用。麥角甾醇生物合成途徑以乙酰輔酶A為原料，經(jīng)過(guò)20多步的反應(yīng)形成麥角甾醇。目前已成功開發(fā)出多種麥角甾醇生物合成抑制劑（以下簡(jiǎn)稱為SBIs），在臨床和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上得到了廣泛的應(yīng)用。目前對(duì)于模式生物釀酒酵母中麥角甾醇生物合成途徑的的研究報(bào)道較多，但是對(duì)絲狀真菌中該合成途徑的研究甚少。因此，研究小麥赤霉病菌中麥角甾醇途徑各元件

2、的功能對(duì)于進(jìn)一步闡明SBIs的抗藥機(jī)制以及發(fā)掘該途徑上其它潛在的藥劑靶標(biāo)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本研究通過(guò)基因敲除和互補(bǔ)的方法研究了小麥赤霉病菌麥角甾醇生物合成途徑上21個(gè)ERG基因的生物學(xué)功能，并對(duì)該菌中麥角甾醇合成途徑的調(diào)控元件進(jìn)行了初步探索，結(jié)果發(fā)現(xiàn):
　　 1、編碼甾醇14-α脫甲基酶（DMI類殺菌劑的作用靶標(biāo)）的3個(gè)同源的cyp51基因都并非小麥赤霉病菌生長(zhǎng)和麥角甾醇生物合成所必需。敲除突變體對(duì)7種D

3、MI類殺菌劑敏感性水平與野生型菌株相比不一，cyp51A基因敲除突變體對(duì)7種DMI類殺菌劑都變敏感;cyp51B基因敲除突變體對(duì)7種DMI類殺菌劑的敏感性沒(méi)有顯著變化;cyp51C基因敲除突變體對(duì)部分DMI類殺菌劑變敏感。將戊唑醇和三唑酮進(jìn)行復(fù)配對(duì)防治小麥赤霉病表現(xiàn)出明顯的增效作用。
　　 2、編碼甾醇C-14還原酶（胺類殺菌劑的作用靶標(biāo)）的2個(gè)FgERG24基因和編碼甾醇C-8異構(gòu)酶（胺類殺菌劑的作用靶標(biāo)）的FgERG2基因也

4、都并非小麥赤霉病菌生長(zhǎng)和麥角甾醇生物合成必需。FgERG24B基因介導(dǎo)小麥赤霉病菌對(duì)胺類殺菌劑的天然抗藥性，該基因缺失后突變體對(duì)3種胺類殺菌劑的抗藥性水平明顯降低，F(xiàn)gERG24A和FgERG2基因敲除突變體對(duì)胺類殺菌劑的抗藥性水平與野生型菌株相當(dāng)。
　　 3、編碼甾醇C-24還原酶的FgERG4基因缺失并不致死，但敲除突變體與野生型菌株相比會(huì)發(fā)生一系列的表型變化:不能正常合成麥角甾醇、菌絲生長(zhǎng)緩慢、分生孢子產(chǎn)量降低、分生孢子畸

5、形且分隔數(shù)減少、在麥穗上的致病性顯著降低、DON毒素合成量降低、對(duì)金屬離子和細(xì)胞滲透及氧化壓力變得敏感和對(duì)SBIs抗藥性水平上升。
　　 4、麥角甾醇生物合成途徑中角鯊烯下游的其它的14個(gè)ERG基因有8個(gè)敲除可能致死，推測(cè)對(duì)小麥赤霉病菌的生長(zhǎng)非常重要。還有6個(gè)ERG基因獲得了敲除突變體，但表型測(cè)定結(jié)果顯示與野生型菌株沒(méi)有明顯的差異。
　　 5、根據(jù)釀酒酵母、白色念珠菌和煙曲霉中關(guān)于麥角甾醇生物合成途徑調(diào)控元件的相關(guān)研究報(bào)

6、道，結(jié)合小麥赤霉赤霉病菌受DMI類藥劑戌唑醇處理6h后的基因組表達(dá)譜數(shù)據(jù)，在小麥赤霉病菌基因組中找到了18個(gè)可能的麥角甾醇生物合成調(diào)控基因，其中僅有一個(gè)基因敲除可能致死，其他的17個(gè)基因都獲得了敲除突變體。轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子FgSTE12的敲除突變體在菌落形態(tài)、產(chǎn)孢等方面與野生型菌株相比沒(méi)有顯著差異，但是在麥穗上的致病力完全喪失;但是并未發(fā)現(xiàn)與DMI類殺菌劑的敏感性和cyp51基因或ERG基因的表達(dá)量水平相關(guān)的調(diào)控基因。
　　 本研究