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玉米大斑病菌StMSN2基因的功能研究

吕润玲  毕欢欢  巩校东  刘玉卫  谷守芹  董金皋  
【摘要】:玉米大斑病(Northern Corn Leaf Blight,NCLB)是由大斑突脐蠕孢(Setosphaeria turcica)引起的叶部病害,近年来由该病害造成玉米产量和品质的降低有逐年加重的趋势。因此,探究调控玉米大斑病菌发育及致病性的分子机制及更有效的病害防治措施已成为植物病理学和植物遗传育种领域最热门的研究课题之一。研究发现,在植物病原真菌中存在MAPK(mitogen activated protein kinase)、Ca~(2+)、cAMP等3条重要的信号转导途径参与调控病菌的生长发育、致病性及对环境的胁迫反应。在MAPK级联途径中至少存在HOG-MAPK、FUS3/KSS1-MAPK、CWI-MAPK等3条MAPK级联途径。在酿酒酵母中的研究表明,在HOG-MAPK级联途径中的MAPK激酶Hog1可通过磷酸化其下游的MSN2/MSN4等转录因子参与调控酵母的高渗胁迫反应。在玉米大斑病菌中,我们的前期研究发现,StHOG1基因参与调控病菌的菌丝及分生孢子发育、致病性等,但其具体的调控机制尚不清楚。本课题组研究发现,在玉米大斑病菌中仅存在一个Msn2/Msn4的同源蛋白,我们将其命名为StMsn2。进一步以pBS-PUC及pPZP100载体为基本骨架、潮霉素抗性基因(HPH)作为筛选标记,成功构建了StMSN2基因敲除载体;进一步利用农杆菌介导的ATMT转化技术,转化野生型菌株01-23,经过潮霉素抗性筛选、特异引物PCR、RT-PCR、Southern blotting验证,最终得到2株StMSN2基因敲除突变体,分别将其命名为△StMSN2-1、△StMSN2-2。通过比较突变体与野生型发现,突变菌株不再产生分生孢子,菌丝细胞变长,黑色素含量显著下降,菌丝分化出附着胞的时间大大延迟,说明StMSN2基因突变影响了病菌的生长发育及附着胞发育。分别将突变体与野生型菌株01-23分别培养在含有0.6mol/L山梨醇、0.4mol/L氯化钠、0.4mol/L氯化钾的PDA培养基中,发现突变体对高渗胁迫条件高度敏感,说明StMSN2基因突变降低了病菌对高渗胁迫的耐受性。总之,我们的研究发现,转录因子StMSN2与StHOG1基因敲除突变体具有相似的表型,说明StMSN2很可能位于StHOG1下游,参与调控病菌菌丝、分生孢子及附着胞发育。

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