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稻瘟病是由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)侵柒水稻引起的真菌性病害,稻瘟病的发生严重威胁了水稻的产量和品质,造成了严重的损失。稻瘟病菌的侵染过程和致病机理在丝状真菌中具有典型特征,稻瘟病菌已经成为病原真菌与寄主植物相互作用机理研究的重要模式生物。研究稻瘟病菌侵染相关的功能基因,对解析植物病原真菌的致病机理和稻瘟病的防治都具有重要意义。 基因组中,两个或多个功能上紧密联系的基因,聚集在一起成簇出现,相互协作共同参与调节同一个代谢或发育途径,称为一个基因簇。基因簇是原核生物基因组的一个常见现象和重要特征,如植物病原细菌中的“致病岛”等。丝状真菌中基因簇的发掘和功能研究相对较少,已报道的有粗糙脉胞菌和构巢曲霉中调节奎尼酸代谢(qa gene cluster)和黑色素合成的基因簇等。至目前,植物病原真菌中,基因簇的功能研究鲜有报道,基因簇在病菌致病过程中的作用知之甚少。为了进一步了解真菌中的基因簇,揭示基因簇对植物病原菌侵染过程的生物学作用,对稻瘟病菌中一个可能的基因簇的功能进行了探索。 稻瘟病菌假想蛋白MGG_10528,MGG_10529,MGG_10530,MGG_10531,MGG_10532位于第Ⅰ染色体约长度15.8kp的区域内。MGG_10528和MGG_10529分别编码两个Zn2Cys6家族的转录激活因子,两个基因结构相似,方向相反;MGG_10530编码一个糖转运家族(sugar transporter)的蛋白,可能参与调控糖的转运;MGG_10531编码一个假想蛋白;MGG_10532基因编码一种NLP蛋白,可能与病原菌激发寄主产生乙烯和细胞过敏性坏死有关。根据上述基因的排列结构和蛋白特性,推测可能为相互调节的一个基因簇。为了明确该可能基因簇内基因的功能和相互关系,本研究对MGG_10529,MGG_10530和MGG_10532进行了敲除并初步分析了突变体表型,对基因的功能和可能的相互关系进行了探索。 首先构建了有潮霉素抗性的MGG_10529,MGG_10530和MGG_10532的基因敲除载体,通过AtMT转化野生型菌株Guy11,通过抗性板筛选获得的转化子,经单孢分离后,通过PCR筛选和实时荧光定量PCR验证,分别获得三个基因的单敲除突变体。通过实时荧光定量PCR分析基因的表达量,发现MGG_10529敲除后MGG_10528和MGG_10532表达量增加;MGG_10530敲除后MGG_10532的表达量降低,MGG_10529表达量稍有增加;而MGG_10532敲除后中MGG_10528的表达量略有降低,MGG_10529的表达量稍有增加。暗示着MGG_10529对MGG_10532可能存在调节作用。在完全培养基上,MGG_10529,MGG_10530和MGG_10532基因敲除突变体的生长速率、菌落形态及产孢量,与野生型Guy11没有显著差异,表明三个基因不参与病菌的营养生长和产孢。检测突变体对两种糖Maltose和Sucrose和两种脂类碳源Tween80、Olive oil以及NaAC,的利用能力,未发现突变体与野生型Guy11的显著差异。在小麦和大麦叶片上进行人工接种,测定突变体的致病性,发现突变体的致病性与野生型无显著差异,比较突变体的孢子萌发与附着胞形成过程,也未发现明显变化,说明MGG_10529、MGG_10530和MGG_10532并不直接参与病菌的致病过程。在OMA培养基上观察有性世代的产生,发现突变体均能与交配型菌株2539产生正常的子囊壳和子囊,说明基因不参加稻瘟病菌的有性世代。将野生型菌株和突变体分别接种于含有1mM甲基紫精(Methyl Viologen)的培养基上,比较各菌株对活性氧耐受性,结果表明,MGG_10529,MGG_10530和MGG_10532的基因缺失突变体对活性氧的耐受性显著下降。在含有200μg/mL Congo red的培养基上,比较野生型和突变体的细胞壁完整性,发现MGG_10530突变体的生长抑制率增加,但MGG_10529突变体和MGG10532突变体与野生型Guy11没有显著差异,表明MGG10530可能参与细胞壁的合成。构建GFP-10528和GFP-10529融合蛋白并转化野生菌株,在激光共聚焦显微镜下观察转化子中两个基因的亚细胞定位,发现在孢子和菌丝中的GFP荧光呈细胞质分布,同时存在增强的颗粒状荧光,表明MGG_10528和MGG_10529可定位于细胞质和某种细胞器,推测可能为液泡。 结果表明,在由5个假想蛋白(MGG_10528,MGG_10529,MGG_10530,MGG_10531,MGG_10532)组成的可能的基因簇结构中,两个Zn2Cys6锌指蛋白MGG_10528与MGG_10529分布于细胞质和某细胞器。单独敲除MGG_10529,MGG_10530或MGG_10532均导致突变体对活性氧的抗性下降,但并不影响病菌正常的生长发育、致病性和对常见碳源的利用;另外,MGG_10530的敲除影响了病菌的细胞壁强度。三个基因的具体生物学功能及该区域内基因之间的关系有待于进一步研究。