香蕉枯萎病菌侵染初期致病关键milRNAs的鉴定与功能分析

【作者】 何成成； 金龙祺； 谢丽妃； 司徒俊键； 孔广辉； 习平根； 姜子德； 李敏慧；

【机构】 华南农业大学植物保护学院植物病理学系；

【摘要】 由尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum f.sp.cubense(Foc)引起的香蕉枯萎病是制约我国乃至世界香蕉生产的毁灭性病害。由于病原菌栖息于土壤,其厚垣孢子在无寄主植物的条件下仍可在土壤中存活数十年,导致该病害防控难度极大。在枯萎病发生严重的果园,传统的Cavendish品系香蕉已经无法继续种植,揭示香蕉枯萎病菌的致病机理和推动香蕉抗病育种研究成为当务之急。真菌产生的类微小RNAs(miRNA like small RNAs,milRNAs)长度一般为19-25 nt,由单链的可以形成典型茎环结构的RNA前体转录而来,具有多种生物合成通路。该类milRNAs通过RNA干扰的方式调控真菌的生长、产孢、发育和致病性。然而,尖孢镰刀菌milRNAs在Foc致病机制中的具体作用,此前了解甚少。在此项研究中,通过小RNA测序和生物信息学分析技术,成功筛选并鉴定了六种在枯萎病菌侵染初期显著诱导表达的milRNAs。其中,milR106的合成仅依赖于FoDCL2编码的Dicer酶;而milR87、milR133、milR138和milR148的合成同时与FoDCL2编码的Dicer酶以及FoQDE2编码的Argonaute蛋白相关。对milRNA前体基因的敲除、互补、及突变体表型分析揭示,milR106可通过调节真菌产孢,对过氧化氢的敏感性和侵染性生长在枯萎病菌侵染过程中起重要作用。在线milRNA靶基因预测及靶基因的GO富集分析发现香蕉基因组中的靶基因明显富集在对真菌和外界低氧环境的防御反应相关通路上,凸显了这些靶基因在抵抗病原菌侵染时的重要防御功能,也进一步确认了这类milRNAs在枯萎病菌致病过程中的关键作用。本研究通过香蕉枯萎病菌的sRNA测序,从中鉴定了六种侵染诱导的致病关键milRNAs,为开发高效的香蕉枯萎病控制策略提供了分子靶标。这些发现不仅深化了我们对香蕉枯萎病菌致病机制的理解,也为未来培育抗病香蕉品种、优化病害防控措施奠定科学基础。更多还原