苹果炭疽叶枯病菌单羧酸转运蛋白CgMCT1的功能分析

作     者：赵璇竹 

作者单位：中国农业科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：张俊祥

授予年度：2021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：苹果炭疽叶枯病菌 CgMCT1基因 单羧酸转运蛋白 致病机制 分生孢子 

摘      要：苹果炭疽叶枯病主要由胶胞炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioide）引起的一种真菌病害。该病原菌既侵染苹果叶片,又侵害果实,常造成树体早期大量落叶,严重削弱树势。被侵染的果实,在接近成熟时开始发病,造成采收前大量落果。苹果炭疽叶枯病菌致病分子机理的深入研究不仅有助于了解其致害本质,也为植物病害的防治策略提供重要的参考信息。目前,苹果和胶胞炭疽菌全基因组测序的完成为苹果炭疽叶枯病菌致病机制研究提供了契机。本文通过筛选T-DNA插入突变体库,鉴定了1个苹果炭疽叶枯病菌致病相关基因CgMCT1。通过基因敲除、荧光示踪、亚细胞共定位等分子生物学技术和手段,结合表型分析、病理组织结构观察系统分析了CgMCT1在苹果炭疽叶枯病菌生长发育和致病过程中的功能,获得了主要研究结果如下:本研究从苹果炭疽叶枯病菌T-DNA插入突变体库中,筛选出一株致病力缺失的突变菌株（N7）。通过hiTail-PCR方法对T-DNA插入位点右翼序列进行了克隆和序列比对分析,发现T-DNA插入突变体标记的基因编码一个假定的单羧酸转运蛋白（Monocarboxylate transporter,MCT）,本研究将该基因命名为CgMCT1。CgMCT1的转录产物有两种可变剪切,分别命名为MctS1和MctS2,两种剪切产物功能一致。基因敲除、互补、表型分析结果表明,Δcgmct1突变体影响苹果炭疽叶枯病菌营养生长、色素沉积以及分生孢子形成。定量检测（q RT-PCR）和荧光示踪试验结果表明CgMCT1在菌丝、分生孢子、芽管和附着胞中均有表达。其中,分生孢子中的表达量最高。CgMCT1含有典型的跨膜结构域。CgMCT1-Tag RFP与MTS-e GFP共定位结果表明,CgMCT1定位于线粒体。CgMCT1不介导5种单羧酸化合物（乳酸、丙酮酸、醋酸、草酸和柠檬酸）的吸收。然而,在添加外源乳酸的MM培养基培养下,CgMCT1被诱导上调表达。这些结果推测CgMCT1位于线粒体上,参与乳酸的跨膜转运。Δcgmct1突变体对苹果叶片致病性完全丧失。Δcgmct1突变体侵染的寄主细胞内活性氧（ROS）异常积累,说明CgMCT1基因缺失导致的致病性缺陷可能与寄主抗病基因介导的防卫反应有关。由此,表明CgMCT1在苹果炭疽叶枯病与寄主植物互作中影响了病原菌的生长,导致了病原菌调控寄主ROS的能力下降。综上所述,本文阐明了单羧酸转运蛋白CgMCT1在苹果炭疽叶枯病菌的生长、发育、产孢以及致病性过程中生物学功能。研究结果有助于推进人们对单羧酸转运蛋白功能的认识,研究成果为炭疽菌新型防治药剂的开发提供了靶位点。