稻瘟病菌ABCG型转运蛋白在致病过程的作用

作     者：陈道波 

作者单位：浙江师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙国昌

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：稻瘟病菌 ABC转运蛋白 致病性 子囊壳 

摘      要：ABC转运蛋白又称腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter)是生物体内十分保守的一类蛋白大家族。ABC转运蛋白通过利用ATP水解产生的能量对生物体内各种物质进行主动运输,进而完成信号转导、生物解毒、代谢运输等生命活动。目前,对于真菌ABC转运蛋白的研究主要集中在多药抗性,对致病性过程的研究不够深入。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)作为水稻的三大病害之一,不仅严重影响水稻的产量和品质,由病菌新陈代谢产生的真菌毒素更是严重危害粮食安全和人类的健康。之前的研究中,Kovalchuk和Driessen在稻瘟病菌中找到50个ABC转运蛋白基因,并把它们分成9种不同的亚家族:ABCA,ABCB,ABCC,ABCD,ABCE,ABCF,ABCG,ABCI和YDR061w-like。其中,ABCG亚家族中含有8个基因。本研究对ABCG亚家族8个基因进行系统发生树分析,并以系统发生最密切的5个基因(MGG＿07375、MGG＿00447、MGG＿10277、MGG＿13624、MGG＿07848)为研究对象。通过结合生物信息学,分子生物学和生物化学等实验方法对稻瘟病ABCG转运蛋白在致病过程作用进行了研究,结果如下:1.运用At MT技术,通过同源重组对MGG＿07375、MGG＿00447、MGG＿10277、MGG＿13624、MGG＿07848进行敲除,获得了5个基因敲除突变体。通过蛋白亚细胞定位,发现5个转运蛋白均定位于细胞膜上。2.5个基因敲除突变体的菌落形态、分生孢子形态、分生孢子的萌发率与附着胞形成率、细胞壁完整性以及对金属离子的耐受性方面与野生型菌株无明显差异。***＿07848基因的缺失导致突变体菌株的分生孢子产量显著下降、致病能力显著下降、对活性氧物质耐受性降低。4.5个基因缺失后其突变产生的附着胞在甘油溶液中的塌陷率上升,当甘油浓度到达4M时MGG＿13624、MGG＿07848缺失突变体附着孢塌陷率显著高于其它菌株;5个基因缺失突变体与野生菌株2539形成子囊壳的能力基本丧失。5.通过基因表达量分析,当其中一个基因缺失后,其它4个基因的表达量呈现不同水平的上调。6.药物敏感性方面:△mgg＿07375对腈菌唑、苯菌灵和联苯三唑醇敏感性增加;△mgg＿00447对腈菌唑、苯菌灵、氯霉素和特比莱芬敏感性增加;△mgg＿10277对4-硝基喹啉敏感性增加;△mgg＿07848对腈菌唑、苯菌灵敏感性增加;未找到对△mgg＿13624敏感性增加的药物。上述实验结果可以更好的帮助我们了解稻瘟病菌中ABCG转运蛋白的功能,也为稻瘟病菌的防控提供了理论基础。