禾谷鐮刀菌過(guò)氧化物酶體基因FgPex14與FgPex14-17的功能分析.pdf

1、由禾谷鐮刀菌(Fusarium graminearum)引起的赤霉病(Fusarium head blight，F(xiàn)HB)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的一種重要病害，造成小麥產(chǎn)量降低，而且產(chǎn)生的單端孢霉烯族毒素(Trichothecenes)還會(huì)影響人畜健康，給我國(guó)的糧食安全帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。過(guò)氧化物酶體合成相關(guān)的PEX基因異常，在哺乳動(dòng)物中會(huì)造成嚴(yán)重的過(guò)氧化物酶體合成缺陷病(PBD);在植物病原真菌中，會(huì)導(dǎo)致菌株生長(zhǎng)發(fā)育異常，致病力下降。因此，開(kāi)展PEX

2、基因功能的研究，對(duì)解析禾谷鐮刀菌生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程，闡明毒素合成及致病機(jī)理、開(kāi)發(fā)綜合防治途徑、研發(fā)新型藥劑、降低毒素污染等具有重要意義。
　　FgPex14與FgPex14/17基因是參與過(guò)氧化物酶體代謝的重要基因。本研究以反向遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)同源重組和PEG介導(dǎo)的原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化，獲得了這兩個(gè)基因的缺失突變菌株和互補(bǔ)菌株。通過(guò)多種表型鑒定來(lái)揭示禾谷鐮刀菌FgPex14與FgPex14/17基因的功能。
　　1.獲得了FgPex1

3、4與FgPex14/17基因缺失突變菌株和互補(bǔ)菌株
　　通過(guò)對(duì)禾谷鐮刀菌數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索，獲得FgPex14(FGSG_09263)與FgPex14/17(FGSG_04329)的基因序列。構(gòu)建它們的敲除載體和互補(bǔ)載體，通過(guò)同源重組和原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化，獲得FgPex14與FgPex14/17的基因缺失突變菌株和互補(bǔ)菌株。
　　2.發(fā)現(xiàn)FgPex14基因參與了禾谷鐮刀菌的生長(zhǎng)發(fā)育、基質(zhì)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)及致病等過(guò)程
　　ΔFgPex14突

4、變體的生長(zhǎng)速率減慢，孢子產(chǎn)量降低，氣生菌絲稀疏，對(duì)長(zhǎng)鏈脂肪酸和短鏈脂肪酸的利用率均降低，特別是在含長(zhǎng)鏈脂肪酸的培養(yǎng)基上幾乎無(wú)法擴(kuò)展生長(zhǎng)，有性生殖能力喪失，表明FgPex14基因的缺失影響了其生長(zhǎng)發(fā)育。ΔFgPex14突變體產(chǎn)毒能力下降，不能穿透玻璃紙，活性氧累積量增加，生存能力降低，致病能力顯著下降。FgPex14基因的缺失完全阻斷了過(guò)氧化物酶體基質(zhì)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的PTS1和PTS2信號(hào)途徑。在多種壓力脅迫的實(shí)驗(yàn)中，ΔFgPex14突變體對(duì)葡

5、萄糖、LiCl的敏感性下降，對(duì)咖啡因、H2O2、殺菌劑戊唑醇等試劑的敏感性升高。表明FgPex14基因的缺失影響了禾谷鐮刀菌對(duì)各種壓力脅迫的抵抗能力。
　　3.發(fā)現(xiàn)FgPex14/17基因參與了禾谷鐮刀菌的生長(zhǎng)發(fā)育、基質(zhì)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)及致病等過(guò)程
　　ΔFgPex14/17突變體的生長(zhǎng)速率減慢，孢子產(chǎn)量降低，氣生菌絲稀疏，對(duì)脂肪酸的利用率降低，特別是在含長(zhǎng)鏈脂肪酸的培養(yǎng)基上幾乎無(wú)法擴(kuò)展生長(zhǎng)，有性生殖能力下降，表明FgPex14/1

6、7基因的缺失影響了禾谷鐮刀菌的生長(zhǎng)發(fā)育。ΔFgPex14/17突變體產(chǎn)毒能力下降，對(duì)玻璃紙的穿透能力降低，活性氧累積量增加，更早表現(xiàn)細(xì)胞壞死，致病能力顯著下降。FgPex14/17基因的缺失部分阻斷了基質(zhì)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的PTS1和PTS2信號(hào)途徑。分段回復(fù)的結(jié)果表明，F(xiàn)gPex14/17基因C端控制PTS1信號(hào)途徑，而N端控制PTS2信號(hào)途徑，這是首次在絲狀真菌中發(fā)現(xiàn)Pex14/17基因的N端影響基質(zhì)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的PTS2信號(hào)途徑。在各種壓力脅迫