甘蔗镰孢菌插入突变体库的构建、致病变异突变体筛选及突变基因定位OACSTPCD

由镰孢菌复合种引起的甘蔗梢腐病(pokkah boeng disease,PBD)是甘蔗的主要病害之一.在广西,甘蔗镰孢菌(Fusarium sacchari)是PBD的优势病原菌.尽管PBD的研究已有较长的历史,但甘蔗镰孢菌的致病分子机理远未得到阐明.为研究甘蔗镰孢菌的致病分子机理,本研究采用农杆菌介导的遗传转化(Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation,ATMT)技术构建甘蔗镰孢菌FF001菌株的T-DNA插入突变体库.采用携带潮霉素B磷酸转移酶基因pTHR1-AH双元载体的农杆菌菌株AGL-1介导转化F.sacchari分生孢子,获得3018个转化子;随机选取12个转化子进行PCR检测和Southern杂交分析,结果显示所有检测突变株均插入潮霉素B磷酸转移酶基因,多数为单拷贝插入.采用离体叶片接种评价转化子的致病力,获得致病力明显减弱21个和致病力增强9个,共30个突变体.通过TAIL-PCR扩增测序并与甘蔗镰孢菌基因组序列比对,确定了其中27个突变株的T-DNA插入位点.观察到多个插入位点伴随有基因组片段缺失,导致1个插入位点可以影响1个以上的功能基因.T-DNA插入位点多为编码区和启动子区,少数为终止子区和间隔区.受影响的基因分别编码α-甘露糖苷酶(alpha-mannosidase)、中性氨基酸渗透酶(neutral amino acid permease)、寡聚高尔基复合体成分4(oligomeric golgi complex component 4)、寡肽转运蛋白(oligopeptide transporter)、酰基辅酶A脱氢酶(acyl-CoA dehydrogenase)、乙酰乙酰-CoA合成酶(acetoacetyl-CoA synthetase)、碳酐酸酶(carbonic anhydrase)、Bud 10蛋白(Bud 10 protein)、类驱动蛋白bimC(kinesin-related protein bimC)、锌指蛋白ASD4(zinc finger protein ASD4)、转录起始因子TFIID(transcription initiation factor TFIID)、角质酶G-box结合蛋白(cutinase G-box binding protein)、吖啶黄素敏感性控制蛋白(acriflavine sensitivity control protein ACR-2)、核类VCP蛋白(nuclear VCP-like protein)、热激蛋白HSP30(heat shock protein 30)、硫氧还蛋白(thioredoxin)、2C型蛋白磷酸酶(type 2C protein phosphatase)、核糖核酸外切酶(exoribonuclease)、硒蛋白(selenoprotein)、DNA聚合酶η(DNA polymerase eta)、存活因子1(survival factor 1)和乙醛脱氢酶(aldehyde dehydrogenase)等22个已知功能蛋白和16个未知功能蛋白.部分突变基因,如锌指蛋白ASD4、角质酶G-box结合蛋白、寡肽转运蛋白和2C型蛋白磷酸酶等,已分别在稻瘟病菌、稻曲病菌、胶孢炭疽菌和尖孢镰孢菌等植物病原真菌中证实为致病相关基因.多种类型致病相关突变体的获得,为深入研究甘蔗镰孢菌致病分子机理提供了新的材料.