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Epicholё yangzii中NRPS基因的分布特征

王永  王晗  纪燕玲  王志伟  
【摘要】:Epichloae内生真菌能够给植物带来各种抗性,促进种子的萌发、促进幼苗的生长分蘖、提高植株的生物量等。这些作用部分与内生真菌通过非核糖体途径合成的各种生物碱有关。在非核糖体合成途径中起关键作用的是非核糖体多肽合成酶(Non-ribosomal Peptide Synthetase,NRPS)。Epichlo(e|¨) yangzii是亚洲特有的、在我国鹅观草属植物的分蘖上产生子座的内生真菌。本研究从长江中下游苏浙皖3省5市(南京、苏州、杭州、合肥和六安)采集了分蘖上长有真菌子座的鹅观草植物,一共从数百个植物样品中分离到80个E.yangzii菌株,从中选取了20个菌株为材料,采用前人的12种特异性引物,用PCR法检测了各菌株中NRPS基因的分布。结果显示,NRPS基因在E.yangzii中广泛存在,特别是NRPS2、NRPS5、NRPS7、NRPS8基因在几乎所有供试菌株中都有分布;相反,NRPS1、NRPS3、NRPS4、CPS1等基因的分布存在一定的差异性。NRPS2基因对镰孢氨酸家族(fusarinine)中铁载体的合成至关重要。同时NRPS2基因与Cochliobolus heterostrophus、Fusariumgraminearum和Alternaria brassicicola等植物病原真菌的毒力基因在结构上很类似,暗示了NRPS2基因对于植物/真菌相互作用和识别过程可能十分重要。而NRPS7基因的引物是根据甲基转移酶结构域(Methyl transferase domains)的保守区域设计的,NRPS7基因的广泛分布说明我国的E.yangzii菌株的肽类次级代谢产物的甲基化能力现象可能比较普遍。Peramine(波胺)作为一种强力的昆虫拒食剂,也是目前发现的唯一一个天然合成的吡咯并吡嗪类生物碱(Pyrrolopyrazine Alkaloid),是由NRPS基因perA编码的蛋白催化合成的。而NRPS8基因正是per A基因的一段保守区域,对内生真菌/宿主共生体的昆虫抗性的提高起到了十分重要的作用。同时,它在内生真菌的进化等过程中也可能扮演着一个非常重要的角色。到目前为止,波胺一般只能在E.typhina,E.festucae,N.lolii,N.coenophialum等欧美原产的内生真菌与其宿主植物共生体中检测到。虽然至今未出现鹅观草植物/E.yangzii共生体产生波胺的报道,但本研究的结果从NRPS8基因分布的角度,揭示了亚洲原产的鹅观草属植物与其内生真菌的共生体也具有合成和积累波胺的可能性。NRPS1、CPS1等基因的菌株间差异可能与菌株间的进化起源途径的差异(杂交亲本的基因型等)相关。这些NRPS基因的存在预示着,在我国的E.yangzii菌株中存在着丰富的NRPS基因资源,鹅观草植物/E.yangzii共生体中还可能具有一些重要的未知功能。

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