稻曲病菌突变体库的构建及其HOG1基因的克隆和功能初步分析

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稻曲病菌是水稻重要的致病真菌,引起的稻曲病是水稻上的重要穗部病害。研究表明,许多植物病原真菌的生长、发育及致病性都受到细胞信号转导途径的调控,其中MAPK (mitogen-activated protein kinase)信号转导途径是普遍存在的并有重要调控作用的信号转导途径。深入研究稻曲病菌发育、致病分子机理对于防治稻曲病有着重要意义。本文建立了农杆菌介导的稻曲病菌转化技术,成功获得两个生长缺陷突变体T18和T39,从中鉴定和分析了T18的T-DNA插入标记的基因。本文还通过同源克隆的方法克隆了稻曲病菌HOG1基因,并对其功能进行初步的分析。主要结果如下:1.应用实时荧光定量PCR技术,分析了18S核糖体RNA基因(18S rRNA)、3-磷酸甘油醛脱氢酶基因(GAPDH)、多聚泛素酶基因(ubiquitin)、p-肌动蛋白基因(β-actin)、α微管蛋白基因(α-tubulin)等5个基因的表达情况。经geNorm软件统计学分析处理,结果表明,当利用荧光定量PCR分析比较稻曲病菌基因表达差异时,可选择α-tubulin和β-actin作为内参基因。2.通过优化各种转化条件,建立了根癌农杆菌介导稻曲病菌的高效遗传转化体系。本研究采用此转化体系构建了含有1000多个转化子的稻曲病菌T-DNA插入突变体库,为以后的稻曲病菌基因功能研究奠定了一定的基础。本研究通过形态观察筛选出2株变异较大的突变菌株T18和T39,这两个突变菌株在生长速度、产孢量、孢子萌发率等方面与野生型相比存在明显缺陷。另外,利用TAIL-PCR技术对T18侧翼序列进行扩增得到约1800bp右边界序列,比对和预测结果表明该插入为点为细胞色素c氧化酶V的启动子区域,但该基因的具体功能还需进一步的研究。3.根据几种丝状真菌Hogl MAPK的保守氨基酸序列设计简并引物,从稻曲病菌中扩增出MAPK同源基因的部分片段,然后利用RACE法延伸该片段的侧翼序列,获得MAPK编码基因的全长序列,命名为UvHog1、序列分析表明,该基因编码358个氨基酸的多肽,推测分子量为40.98kDa,等电点为5.63。UvHog1含有MAPK保守的蛋白激酶激活域(TGY),序列与稻瘟病MgOsm1(AAF09475.1)、球孢白僵菌BbHog1(AAS77871.1)、烟曲霉AfOsm1(XP752664.1)和隐球酵母CrHog1(AAM26267.1)等Hog1MAPK高度同源,相似性分别为95%、93%、88%和81%。系统聚类结果表明,UvHog1与酵母Hog1MAPK同源。4.盐处理实验表明,低浓度和高浓度的渗透压胁迫下UvHog1的相对表达情况一致,都表现为先减小后增加,且在低浓度下UvHog1的相对表达量要比高浓度的处理要高。本实验还建立了稻曲病菌原生质体制备的体系,构建了稻曲病菌HOG1基因敲除质粒,为后续进一步研究UvHOGl基因的功能奠定了基础。
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