禾谷镰刀菌过氧化物酶体FgPex11基因家族的功能研究

作     者：潘逸 

作者单位：中国农业科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：冯洁

授予年度：2014年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：禾谷镰刀菌 小麦赤霉病 致病力 FgPex11基因家族 

摘      要：小麦赤霉病(Fusarium head blight, FHB)是一种由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum sensulato)引起的严重病害。在我国长江流域频繁流行，导致小麦产量损失，且产生多种毒素危害食品安全。过氧化物酶体(peroxisome)是一类单层膜的细胞器，它在真核细胞生物中广泛存在并且参与多种生理代谢活动。其合成相关蛋白(peroxin)的基因统称为Pex基因。研究表明，过氧化物酶体的形成缺陷会造成严重的人类疾病，在植物、真菌和哺乳动物中Pex基因也具有重要的作用。因此研究Pex基因的功能，揭示在禾谷镰刀菌的生长和发育、毒素合成以及致病力等方面的作用，对于解析禾谷镰刀菌的毒素合成及致病机理，研发新的病害防控策略都具有重大意义。 本研究通过反向遗传学的方法，通过生物信息学方法分析对比，选取了过氧化物酶体增殖因子FgPex11基因家族的5个基因。采用PEG介导的原生质体转化方法来获得基因缺失菌株以及互补菌株，通过各方面的表型鉴定来解析禾谷镰刀菌FgPex11基因家族中各基因的功能。 1. FgPex11基因家族缺失突变菌株以及互补菌株的构建 根据基因序列的比对分析，鉴定并克隆了禾谷镰刀菌的过氧化物酶体增殖因子基因FgPex11(FGSG0724)、 FgPex11-2(FGSG6942)、FgPex11b(FGSG9251)、FgPex11c(FGSG2546)和FgPex11c2(FGSG3351)。构建了这5个FgPex11基因的敲除载体，采用PEG介导的原生质体转化方法获得了这5个基因的基因缺失菌株，对表型存在差异的基因缺失菌株△FgPex11和FgPex11-c构建了互补载体及互补菌株，并通过PCR与Southern杂交对转化子进行验证。 2. FgPex11及FgPex11c基因功能的分析 FgPex11基因的缺失和FgPex11c基因的缺失都会使PH-1菌株的气生菌丝减少;对于葡萄糖、山梨醇的渗透压力敏感性升高;对过氧化氢(H2O2)的敏感性下降;对于小麦的致病力降低;对脂肪酸的代谢能力降低，对于长链脂肪酸，利用率很低;减少过氧化物酶体的分裂增殖。 FgPex11基因的缺失会导致PH-1菌株对氯化锂(LiCl)的敏感性降低;有性生殖子囊壳的产量下降;而FgPex11c基因的缺失会导致PH-1菌株对氯化锂(LiCl)的敏感性升高;无法产生子囊壳完成有性世代。 ***11-2、FgPex11b及FgPex11c2基因功能的分析 这3个基因的缺失对于PH-1菌株在表型上并没有明显的差异，其功能有待进一步确定。 根据我们的研究，FgPex11和FgPex11c基因在禾谷镰刀菌生长发育、致病力、敏感性等方面具有调控作用;FgPex11-2、FgPex11b及FgPex11c2的功能有待进一步确定。