【摘 要】
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水稻是世界范围内主要的粮食作物,常受稻瘟病菌的为害,该病害的发生极大程度上影响了水稻产量。稻瘟菌属于子囊菌的一种,其导致的稻瘟病可贯穿于水稻的整个生长期。因该病菌早期已完成全基因组测序,因此,研究稻瘟菌的基因功能及致病机制将为挖掘新药剂靶标并制定病害控制新策略提供重要参考。在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中,Hym1蛋白是RAM(regulation of Ace2f
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水稻是世界范围内主要的粮食作物,常受稻瘟病菌的为害,该病害的发生极大程度上影响了水稻产量。稻瘟菌属于子囊菌的一种,其导致的稻瘟病可贯穿于水稻的整个生长期。因该病菌早期已完成全基因组测序,因此,研究稻瘟菌的基因功能及致病机制将为挖掘新药剂靶标并制定病害控制新策略提供重要参考。在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中,Hym1蛋白是RAM(regulation of Ace2functionand cell morphogenesis)信号网络的组成部分,在芽殖和交配反应期间定位于极化生长位点,在细胞形态发生中起作用,并能促进RAM网络中Ace2p转录因子的细胞特异性定位。但是在稻瘟菌中,有关Hym1基因的生物学功能还不是很清楚。利用酵母菌中Hym1蛋白的全序列对稻瘟菌全基因组进行blast_P分析,发现稻瘟菌中存在一个同源蛋白编码基因MoHym1。通过荧光定量PCR对该基因在稻瘟菌不同发育阶段的表达量进行检测,发现其在不同阶段均有表达,侵染8 h和24 h时表达量显著提高,说明MoHym1可能在稻瘟菌的生长和致病等过程发挥作用。为明确MoHym1参与调控稻瘟菌的生长发育和致病的机制,采用同源重组的策略对该基因进行敲除,结果得到两个MoHym1基因敲除突变体,将其命名为MoHym1-13、MoHym1-23。侵染过程发现,敲除突变体在离体大麦和水稻上的致病力明显减弱,说明MoHym1基因参与调控稻瘟病菌的致病过程。随后对突变体进行表型分析,发现MoHym1缺失导致菌丝在CM、OM、MM、RDC培养基上生长速率下降近40%,产孢能力丧失,经乳酚棉蓝染色后也未发现产孢梗,说明该基因可能参与调控稻瘟病菌的营养生长过程,同时也影响了稻瘟菌分生孢子梗发育过程。研究还发现突变体在细胞壁完整性以及对氧化、渗透胁迫因子的敏感性也表现出缺陷。观察突变体菌丝形态,结果显示其菌丝尖端易出现弯折扭曲,菌丝分支增多,菌丝干重在培养3天和5天条件下也分别下降约60%和30%,其隔膜之间的距离也较野生型明显缩短三分之一。外源添加微管蛋白损伤剂苯菌灵后,敲除突变体对该药剂的敏感性显著提高,说明该基因参与调控稻瘟菌菌丝的极性生长。综上,MoHym1通过影响营养生长、无性繁殖、极性分化等过程,参与调控稻瘟菌的致病力。本论文较系统地研究了MoHym1基因的生物学功能,揭示MoHym1参与调控稻瘟菌的营养生长和致病等机制。研究结果可为进一步挖掘新药剂靶标及研发新的稻瘟病防治方法奠定基础。
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