大麦条纹病菌基因Pg07060的功能研究

【作者】 郭铭； 司二静； 王燕绣； 姚立蓉； 汪军成； 李葆春； 马小乐； 孟亚雄； 尚勋武； 王化俊；

【机构】 甘肃省干旱生境作物学重点实验室/甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室； 甘肃农业大学农学院； 甘肃农业大学生命科学技术学院；

【摘要】 【研究背景】大麦条纹病（Barley leaf stripe）是由麦类核腔菌（Pyrenophora graminea）引起对大麦危害最严重的病害之一,在发病严重年份可造成产量损失可达70%以上。研究大麦条纹病病原菌的致病机制,能够为大麦条纹病防治及抗条纹病新品种选育提供理论依据;【材料与方法】本研究从大麦条纹病菌强致病菌株QWC中克隆到基因Pg07060,运用RNAi和过表达的方法对其结构、亚细胞定位及功能进行分析;【结果与分析】Pg07060基因的开放阅读框全长为1119 bp,总共编码372个氨基酸,二级结构以无规则卷曲占比为主,其比例达到了56.18%;生物信息学分析表明,该蛋白存在跨膜区,为不稳定的亲水性蛋白,预测其定位在细胞核。利用农杆菌介导的烟草叶片瞬时表达系统,发现基因Pg07060可以诱导细胞产生与Bax相似的坏死,并且在细胞核与细胞膜上均有表达。采用PEG4000-CaCl₂介导的原生质体转化法获得3株干扰转化菌株和2株过表达转化菌株。3株干扰转化菌株的基因表达量较野生株QWC分别下降了45.17%、65.38%和68.09%,而2株过表达菌株的基因表达量分别升高了668.88%和908.79%;3株干扰转化菌株的菌落生长速度较野生株QWC分别降低了26.91%、48.19%和52.21%,而2个过表达转化株的生长速度分别增加了61.02%和95.76%（P<0.05）,野生株QWC的菌丝生长正常,而干扰转化株和过表达转化株的菌丝均出现了明显的分隔,且菌丝间的夹角均小于野生株QWC;野生株QWC与3个干扰菌株侵染大麦高感品种Alexis后,3个干扰菌株的发病率较野生株QWC分别降低了52.22%、49.29%和49.04%（P<0.05）;【结论】基因Pg07060能够引起或诱导免疫反应,使得植物叶片产生发生坏死,既能在细胞核内表达,也能在细胞膜上表达。此外,Pg07060基因的突变显著影响了大麦条纹病菌的营养生长和菌丝的生长与发育,并参与调控大麦条纹病菌致病性。更多还原