Ca2+信号途径对尖角突脐胞菌分生孢子萌发及附着胞形成的调控初探

摘要

尖角突脐胞菌（Exserohilum monoceras）是稻田恶性伴生型杂草稗草的强致病性真菌，对水稻、玉米等大多数农作物安全，是一种生物除草剂潜力菌。为深入了解该菌侵染机制，充分发掘该菌的防除稗草的潜力，对其致病过程中的信号调控进行研究。本文以Ca2+信号传递途径为对象，研究其对尖角突脐胞菌侵染的调控作用。　　以稗草和水稻为材料，首先分别使用 Ca2+螯合剂 EGTA、Ca2+通道抑制剂Verapamil对Ca2+信号传递途径进行抑制试验，考察不同条件下分生孢子萌发及附着胞形成情况，确定Ca2+信号传递途径确实参与了尖角突脐胞菌的侵染调控。随后，分别考察了经过抑制剂 EGTA 和 Verapamil 作用的尖角突脐胞菌在不同底物上的侵染行为，研究Ca2+信号传递途径对尖角突脐胞菌侵染的调控作用。结论如下：　　（1）抑制剂EGTA对尖角突脐孢菌在石蜡膜上的孢子萌发和附着胞形成有一定的抑制作用，且抑制作用主要体现在分生孢子培养的初期（0~12 h）。该结论间接地说明了Ca2+信号传递途径对尖角突脐孢菌孢子的萌发和附着胞的形成是必须的，且Ca2+信号传递作用主要发生在真菌侵染行为的初期（0~12 h）。抑制剂Verapamil能够更加显著地抑制尖角突脐孢菌的孢子萌发和附着胞形成行为，且抑制作用主要体现在真菌培养的初期（1~8 h）。当抑制剂Verapamil的浓度足够时，可以完全抑制真菌孢子的萌发，附着胞更无法形成。说明了Ca2+信号传递途径在尖角突脐孢菌孢子的萌发阶段是必不可少的；　　（2）尖角突脐孢菌侵染行为主要包括分生孢子萌发和附着胞形成，Ca2+信号传递途径在这两个过程均起到重要作用。其中，附着胞形成过程对Ca2+信号传递途径的依赖更大，在调控中表现的更为敏感；　　（3）经抑制剂EGTA作用后，尖角突脐孢菌在不同底物上基本都可以正常萌发而无法形成附着胞，说明Ca2+信号传递途径在尖角突脐孢菌附着胞形成过程中起到重要作用。在不同底物上，经过抑制剂Verapamil处理的尖角突脐孢菌，其孢子萌发率都显著降低。钙信号通道的切断使得真菌胞内钙库也无法发挥作用，在无Ca2+信号传递的情况下孢子萌发率明显下降，说明Ca2+信号传递途径在尖角突脐孢菌分生孢子萌发过程中起到重要作用；　　（4）Ca2+信号传递途径和底物表面的物理化学特性共同对尖角突脐孢菌的侵染行为造成影响。石蜡膜表面无叶面结构，不利于附着胞形成，且在Ca2+浓度被抑制的情况下不利于内源钙库释放Ca2+。稗草叶面有利于附着胞形成而水稻叶面不利于附着胞形成。这也是尖角突脐孢菌特异性侵染稗草而对水稻安全的原因；　　（5）不同处理条件下，尖角突脐孢菌在不同底物上的孢子萌发情况基本一致，说明孢子萌发过程是一个相对比较独立的过程。即使未经过抑制剂处理，尖角突脐孢菌在稗草叶面能够形成附着胞，而在水稻叶面无法形成附着胞，说明附着胞的形成对外界环境的依赖较大。由此可知，根据不同作物的叶表面的物理化学特性，在尖角突脐孢菌侵染的早期阶段对附着胞形成过程进行有针对性地调控可以有效提高该菌的作用效果。

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