HOG信號途徑和VeA調(diào)控系統(tǒng)對小麥赤霉病菌DON毒素合成的調(diào)控機制研究.pdf

1、赤霉病不僅影響小麥的安全生產(chǎn)，其病原禾谷鐮刀菌(Fusarium graminearum)產(chǎn)生的真菌毒素嚴重威脅農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。目前一些殺菌劑盡管能有效控制赤霉病，但反而會刺激鐮刀菌產(chǎn)生更多的毒素。因此，在赤霉病持續(xù)防控上，開發(fā)既能防病又能抑制毒素的新型藥劑顯得尤為重要。前期研究初步表明，雙組份組氨酸激酶信號途徑(HOG信號途徑)和VeA調(diào)控系統(tǒng)可能參與毒素的合成調(diào)控，為了更好的了解DON毒素合成的調(diào)控機制，本文系統(tǒng)的研究了小麥赤霉病菌

2、HOG信號途徑以及VeA調(diào)控系統(tǒng)中35個元件的生物學功能，研究發(fā)現(xiàn):
　　 1)赤霉病菌HOG信號途徑的反應(yīng)調(diào)控元件FgRrg1不僅參與調(diào)控病菌毒素和色素的合成，而且控制病菌的致病性以及對逆境的適應(yīng)性。FgRRG-1基因敲除突變體對氯化鈉、氯化鉀、山梨醇等滲透脅迫以及金屬離子脅迫都高度敏感，對二甲酰亞胺類藥劑撲海因和吡咯類殺菌劑適樂時表現(xiàn)高抗，同時突變體在麥穗上的致病性顯著降低，DON毒素合成量減少。
　　 2)赤霉病菌

3、的2C型絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶FgPtc3是HOG信號途徑的負調(diào)控元件，F(xiàn)gPtc3不僅調(diào)控病菌毒素以及色素的合成，同時參與菌體生長發(fā)育過程以及多個代謝合成途徑。PTC3基因缺失突變體生長緩慢，氣生菌絲減少，產(chǎn)孢增加，細胞內(nèi)甘油合成顯著增加，脂肪體增多，對滲透以及細胞壁脅迫抗性增加，更重要的是，缺失突變體完全失去致病性，DON毒素合成顯著降低，SAGE表達譜測定發(fā)現(xiàn)FgPtc3參與菌體多個代謝合成途徑。FgPTC3基因能夠恢復(fù)酵母PTC1

4、突變體生長缺陷性，降低酵母體內(nèi)Hog1磷酸化水平。并且研究發(fā)現(xiàn)FgPtc3具有PP2C磷酸酶活性，可以通過體外表達蛋白篩選該蛋白相應(yīng)的活性抑制劑。
　　 3)赤霉病菌的酪氨酸磷酸酶FgPtp2與HOG信號途徑?jīng)]有明顯的關(guān)聯(lián)，但是該蛋白參與調(diào)控病菌的毒素合成以及多個生長代謝途徑。FgPTP2基因敲除突變體生長非常緩慢，氣生菌絲減少，產(chǎn)孢減少，但是對各種脅迫的敏感性沒有發(fā)生改變，并且突變體致病性降低，DON毒素合成也降低，SAGE測

5、定突變體基因組表達譜發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)gPtp2參與調(diào)控多個代謝途徑，能夠調(diào)控菌體核糖體上相關(guān)蛋白的合成，從而影響菌體正常生長。
　　 4)赤霉病菌VeA調(diào)控系統(tǒng)中的FgVeA和FgVe1B在功能上有很多相似性，參與調(diào)控菌體的毒素合成以及多個生長代謝過程。FgVEA和FgVELB都與菌體生長發(fā)育密切相關(guān)，敲除突變體生長緩慢，氣生菌絲減少，菌體表面疏水性降低。突變體產(chǎn)孢增加，對氯化鈉，氯化鉀等滲透脅迫，以及細胞壁脅迫抗性增加，對撲海因以及適

6、樂時等殺菌劑敏感，并且菌體中甘油積累量也普遍高于野生型。FgVe1B與FgVeA都參與菌體的脂肪體，毒素，色素合成等多個次生代謝途徑，并且控制病菌的致病性。赤霉病菌VeA調(diào)控系統(tǒng)中的LaeA同源基因不是菌體生長所必須的，基因的敲除除了對色素合成有微弱影響之外，對菌體的生長以及毒素的合成并沒有影響。
　　 本文研究結(jié)果表明小麥赤霉病菌HOG信號途徑的FgRrg1和FgPtc3以及VeA調(diào)控系統(tǒng)中的FgVeA和FgVe1B元件控制病