基于VIGS技术的小麦白粉菌丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶基因STPK2的功能研究

【作者】 曾凡松； 蔺瑞明； 朱红艳； 袁斌； 杨立军； 龚双军； 史文琦； 喻大昭；

【机构】 农业部华中作物有害生物综合治理重点实验室农作物重大病虫草害防控湖北省重点实验室湖北省农业科学院植保土肥研究所； 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室； 湖北省农业科学院果树茶叶研究所；

【摘要】 小麦白粉病是由禾布氏白粉菌小麦专化型(Blumeria graminis f.sp.tritici)引起的小麦重要病害之一。产孢阶段转录组分析筛选出1个在分生孢子梗形成阶段(5dpi)表达量显著上调的基因。序列分析结果表明,该基因全长1 923bp,编码640个氨基酸残基的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(serine/threonine protein kinase),暂命名为STPK2。该激酶具有推定的ATP结合位点和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶催化结构域,且在N段含有1段核定位信号序列。与其他19种植物病原真菌的29个同源蛋白比较分析结果表明,STPK2属于KSP1类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。为进一步明确该基因在小麦白粉菌产孢过程中的作用,本研究采用大麦条纹花叶病毒(BSMV)诱导的基因沉默(virus-inducing gene silencing,VIGS)技术,对小麦白粉菌内源的STPK2基因进行了沉默。定量PCR结果证明STPK2在5dpi时显著下降(P<0.01)。组织学观察结果表明,该基因的沉默导致白粉菌足细胞形成率,分生孢子梗形成率以及产孢量均显著下降(P<0.01),病害症状明显减轻。这些结果说明,STPK2在小麦白粉菌产孢过程中起重要作用,且可以作为用于小麦持久抗白粉病育种的候选靶标基因。更多还原