香蕉枯萎病菌milR133靶标基因的鉴定与功能研究
作者单位：华南农业大学植物保护学院
会议名称：《中国植物病理学会2023年学术年会》
会议日期：2023年
学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学]
关 键 词：香蕉枯萎病菌 milRNA GH16糖基水解酶 致病机理
摘 要：由尖孢镰孢菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f.***.cubense,Foc)引起的香蕉枯萎病,被称为香蕉的癌症,此病成为全球香蕉产业持续健康发展的主要障碍。病原菌在与植物互作的过程中,会分泌大量的细胞壁降解酶(cell wall degrading enzymes,CWDEs)来解聚寄主植物细胞壁的多糖成分,从而破坏植物细胞壁结构,其中大多数的CWDEs是糖基水解酶(glycoside hydrolases,GHs)。实验室前期在香蕉枯萎病菌中筛选出一个依赖Argonaute蛋白FoQDE2合成的类微小RNA (Foc-milR133),该milRNA在病原菌侵染初期显著高表达,是香蕉枯萎病菌致病相关的milRNA。为进一步阐明Foc-milR133如何调控香蕉枯萎病菌的致病机制,本研究利用eGFP标记的靶基因鉴定方法,通过烟草瞬时表达系统,验证了Foc-milR133能够靶向抑制香蕉枯萎病菌FoRohin1的翻译。生物信息学分析发现FoRohin1编码一种GH16家族的糖基水解酶,N端具有信号肽序列;在烟草叶片瞬时表达该基因可显著激活植物的免疫反应,而当FoRohin1与Foc-milR133共表达时寄主免疫反应被明显抑制;转录模式分析显示FoRohin1在香蕉枯萎病菌侵染寄主24 h和48 h后转录水平明显比纯培养时降低,而Foc-milR133在此阶段则显著地高表达。通过对香蕉枯萎病菌FoRohin1基因敲除,以及对敲除突变体的表型分析和致病力测定,我们研究了该基因的功能。结果发现ΔFoRohin1的生长和产孢与野生型XJZ2菌株相比基本不受影响;但对荧光增白剂的耐受性显著降低;对香蕉苗的致病力检测结果显示ΔFoRohin1敲除突变体的致病力明显高于野生型菌株。上述实验结果表明FoRohin1虽然编码细胞壁降解酶,但在香蕉枯萎病菌侵染初期并非作为致病因子而发挥功能,而是具有激活植物抗病反应的功能。推测该基因极有可能编码一种效应子在病原菌与寄主识别过程中发挥重要的作用。本研究揭示了FocmilR133通过调控其靶标基因FoRohin1表达,从而调控枯萎病菌对寄主香蕉的致病力,为香蕉枯萎病菌的致病机理研究提供有力的分子证据。