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稻瘟病是严重危害水稻的病害之一,给全世界的水稻生产带来巨大威胁。引起稻瘟病的病原菌稻瘟病菌是一种丝状子囊真菌,具有典型的生活史和侵染循环,被认为是丝状真菌致病机理和分子生物学研究的模式。2002年10月稻瘟病菌70-15菌株全基因组序列草图绘制完成,稻瘟病菌成为第一个基因组被测定的植物病原真菌,随着稻瘟病菌分子遗传学研究的深入,稻瘟病菌的研究也逐渐成为植物病原真菌与寄主互作研究的模式。
活性氧是生物体在有氧代谢过程中产生的一类含氧化合物的总称,在正常生理条件下,机体能够通过多种途径维持细胞内活性氧的动态平衡。一旦这种平衡被打破,将引起一系列生理生化变化,导致机体代谢紊乱,造成氧化损伤。活性氧在丝状真菌生活周期的调控、细胞分化和致病性等过程中具有重要作用,因此,活性氧的研究成为生物研究领域的热点。
本文克隆了稻瘟病菌MoSOK1、MoSOD1以及MoSOD2基因,利用同源重组的方法,初步分析了MoSOK1、MoSOD以及MoSOD2基因在稻瘟病菌致病及其他相关过程中的作用。获得的主要研究结果如下:
1)以酿酒酵母SOK1蛋白序列在稻瘟病菌基因组数据库中,通过BLAST分析,找到酵母同源基因,定名为MoSOK1。构建MoSOK1基因置换载体,得到基因MoSOK1缺失突变体△mosok1。
2)△mosok1突变体在CM培养基上菌落形态发生变化,菌丝稀疏,菌落颜色变深,生长速度比野生型Guy11稍慢;产孢量显著下降,仅为Guy11的一半;分生孢子萌发延迟;在OMA培养基上与2539菌株交配,子囊壳的产生减少,育性受到影响;在大麦和水稻叶片上形成的病斑数减少,致病性减弱。
3)利用类似于MoSOK1的研究方法分析了MoSOD1和MoSOD2的功能,MoSOD1和MoSOD2基因编码过氧化物歧化酶。获得基因MoSOD1缺失突变体△mosod1、基因MoSOD2缺失突变体△mosod2和双敲除突变体△mosod1mosod2。
4)在CM培养基上△mosod1的菌落形态发生变化,气生菌丝较多,菌丝发白,△mosod2和野生型Guy11的菌落形态相似,△mosod1mosod2气生菌丝较△mosod1更多,菌丝发白,气生菌丝很容易从培养基上刮落;△mosod1和△mosod1 mosod2的生长速度比Guy11稍慢,△mosod2的生长速度与Guy11无显著差异;△mosod1产孢量显著下降,△mosod2产孢量没有明显变化,△mosod1mosod2产孢量仅为Guy11的1/4;△mosod1和△mosod1mosod2在OMA培养基上与2539菌株交配,不能产生子囊壳,育性受到影响,而△mosod2的育性不受影响;△mosod1和△mosod2在大麦和水稻叶片上的致病力不变,而△mosod1mosod2在大麦和水稻叶片上形成的病斑数减少,致病性减弱。
综上所述,稻瘟病菌MoSOK1、MoSOD1及MoSOD2基因的缺失,影响了稻瘟病菌的生长、育性、产孢、孢子萌发与附着胞形成及致病性等过程。