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植物寄生线虫每年都给全球的农业和林业造成巨大的经济损失,由于化学农药的使用产生环境污染和抗药性等问题,线虫的生物防治和生防制剂的开发日益受到人们的重视,寻找杀线虫生物资源、开发生物杀线虫制剂成为生物农药开发的热点。食线虫真菌是线虫的天敌,能够有效的防治植物寄生线虫。目前已经有一些食线虫真菌被开发成为商品化的线虫生防制剂,但由于对食线虫真菌侵染线虫的分子机制还欠缺了解,难以解决线虫生防制剂在实际应用中出现防效不稳定和防效低下的问题,所以进行食线虫真菌侵染机制和侵染分子背景的研究,对开发高效、稳定的生防制剂至关重要。本文以狮子山隔指孢(Dactylellashizishanna)为研究对象,研究其侵染线虫的过程,分离纯化与侵染相关的胞外蛋白酶,并克隆得到了胞外蛋白酶的全长编码基因序列。
主要研究结果如下:1.筛选得到一株具有高效杀线虫活性的捕食线虫真菌狮子山隔指孢(Dactylellashizishanna)。通过对云南省生物资源保护与利用重点实验室菌种室保藏的食线虫真菌隔指孢属的24个种进行粗筛和复筛,获得了一株产生胞外蛋白酶并具有高效杀线虫活性的菌株狮子山隔指孢(D.shizishanna)。该菌株在PDA平板上生长较快,以三维菌网捕食线虫。
2.分离纯化得到一种胞外丝氨酸蛋白酶Ds1。D.shizishanna在优化后的液体发酵培养基LMZ-1中能产生蛋白酶。收获发酵液,通过超滤浓缩、阳离子柱交换层析、疏水柱交换层析分离纯化得到Ds1。生物活性测定表明Ds1对全齿复活线虫和松材线虫均有明显的毒杀效果。生化性质研究表明:该蛋白酶的分子量约为35kDa,在pH10和55℃时表现出最大活性。它能够降解包括线虫体壁在内的多种蛋白质底物。Ds1对丝氨酸蛋白酶专一性抑制剂(PMSF)非常敏感,由此表明它是一种丝氨酸蛋白酶。N-末端序列测定结果为:??QTDSTW?L,与分离自捕食线虫真菌Arthrobotrysoligospora的两种丝氨酸蛋白酶Aoz1和PⅡ具有较高的同源性。
3.克隆得到胞外蛋白酶Ds1的全长编码基因。挑选具有较高同源性的食线虫真菌和昆虫病原菌的胞外丝氨酸蛋白酶的编码序列进行同源性比对,选取保守区序列设计简并引物,扩增得到该蛋白酶编码区的保守序列(1165bp),通过DNAWa1king技术扩增得到该基因的5’端未知序列,最后利用DNAman生物学软件进行拼接得到蛋白酶Ds1的全长编码基因。该基因含有二个外显子和一个内含子,编码404个氨基酸,成熟肽包括286个氨基酸。蛋白酶的同源性分析表明,该蛋白酶与来自于捕食线虫真菌的丝氨酸蛋白酶Aoz1、PⅡ、Mix和异型隔指孢的胞外蛋白酶具有较高的同源性,而与来自于内寄生真菌厚垣孢普可尼亚菌、刀孢轮枝菌和淡紫拟青霉的胞外蛋白酶VCP1、Ver112和pSP-3的同源性比较低。