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凸脐蠕孢菌玉米专化型和高粱专化型差异效应蛋白基因的表达分析

马周杰  何世道  黄宇飞  庞欣宇  王禹博  姚远  高增贵  
【摘要】:玉米、高粱等禾本科作物大斑病是由凸脐蠕孢菌(Setosphaeria turcica)侵染引起的真菌叶部病害,经常造成严重的经济损失。玉米专化型(Setosphearia turcica f.sp.zeae)和高粱专化型(Setosphearia turcica f.sp.sorghi)表现出明显的寄主专化性,二者具有密切的进化关系。目前,对凸脐蠕孢菌专化型的致病专化机理尚不明确。本研究通过对高粱专化型进行全基因组测序,结合已公布的玉米专化型基因组数据,利用SignalP-5.0 Server、TMHMM Server v2.0、TargetP-2.0 Server以及EffectorP 2.0等软件进行序列分析。结果显示,玉米专化型和高粱专化型中分别存在137个和160个效应蛋白基因,进一步分析显示,在玉米专化型特有的24个效应蛋白基因中有8个为功能注释基因,包含糖苷水解酶家族基因A1078、A2464、A3531、A6616、A8125,碳水化合物酯酶家族基因A2199、A3017以及碳水化合物结合模块家族基因A0353;而在高粱专化型特有的47个效应蛋白基因中仅有6个为功能注释基因,分别为裂解多糖单加氧酶基因A01301,糖苷水解酶家族基因A03194、A06951以及碳水化合物酯酶家族基因A07496、A07946、A08959。利用荧光定量PCR分析了这14个效应蛋白基因与其寄主互作过程中的表达情况,发现除玉米专化型中A1078以及高粱专化型A07496出现负调控外,其余基因均在病原菌侵染寄主过程中随病程的延长而大幅度上调表达,推测其在专化性侵染寄主时起到关键性作用。以上研究结果为凸脐蠕孢菌致病分化机制提供了重要的理论依据,为防治大斑病和抗病品种的遗传育种提供了有效的参考。

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