希金斯刺盘孢CHIMPB、CHSCH9和CHCOT1基因的功能研究

作     者：Muhammad Aamir Sohail 

作者单位：华中农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑露

授予年度：2020年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 

主      题：希金斯刺盘孢 拟南芥 ChImpb ChSch9 ChCot1 生长 选择压耐受性 致病性 

摘      要：希金斯刺盘孢是一种半活体营养寄生真菌,可造成包括芸薹属、萝卜属等多种十字花科植物炭疽病。深入研究病原菌的致病分子机制有利于开发新的炭疽病防控靶标及策略。本研究以希金斯刺盘孢ChImpb、ChSch9和ChCot1基因为研究对象,研究其基因功能。主要研究结果如下:(1)通过同源比较分析发现,在希金斯刺盘孢基因组中存在两个Importin-β基因,分别命名为ChImpb1和ChImb2。ChImpb1蛋白编码841个氨基酸,包含IBN,HeatZ和ARM三个结构域。ChImpb1蛋白编码755个氨基酸,仅仅包含HeatZ结构域。对ChImpb1和ChImb2基因进行敲除和互补等功能研究,发现ChImpb1或ChImb2基因敲除体的菌丝生长减慢、产孢量降低,对渗透压、细胞壁完整性、氧化压力抗性降低,且希金斯刺盘孢致病力显著降低。酵母双杂交结果表明,ChImpb1和ChImb2均能与ChMig2蛋白互作。ChMig2蛋白包含两个C2H2锌指结构域。为明确ChImpb与ChMig2之间的关系,对ChMig2基因进一步敲除,ChMig2敲除转化子表型与ChImpb1、ChImpb2表型类似,在菌丝生长、产孢、渗透压、细胞壁完整性、氧化压力抗性以及毒力方面均有缺陷。因此,从现有结果可以看出,ChImpb1和ChImb2可以与ChMig2互作,可能通过介导ChMig2调控希金斯刺盘孢发育及致病功能。(2)蛋白激酶ChSch9编码897个氨基酸,包含C2、SKc和SK三个保守结构域;聚类分析结果表明,ChSch9属于AGC kinase family,在真菌中很保守。ChSch9基因敲除可导致菌丝形态、生长、产孢缺陷;可降低渗透压、细胞壁完整性和氧化压力抗性。有意思的是,ChSch9基因敲除体对高温的耐受力更强。另外发现,ChSch9可能与pyruvate–acetaldehyde通路有关。ChSch9基因敲除体接种拟南芥叶片,致病力下降;进一步显微观察发现,附着胞和侵染菌丝形成率显著下降。由此可见,ChSch9在真菌侵染及相关结构发育上起重要调控作用。(3)本实验室在前期筛选获得一个致病力减弱的ATMT突变体G323,T-DNA单拷贝插入到丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因ChCot1上。ChCot1蛋白包含SKc和SK两个结构域。为研究其功能,对该基因进行敲除和互补。表型分析发现,ChCot1敲除体在菌丝生长以及毒力上均有缺陷。