禾谷镰孢核孔蛋白基因FgNup42的功能分析

摘要

[目的]核孔蛋白Nup42在真核生物基因表达调控以及mRNA加工运输等生物学过程中发挥着重要作用,本研究旨在分析禾谷镰孢(Fusarium graminearum)中核孔蛋白基因FgNup42在病原菌生长发育、逆境胁迫、致病和产毒等生物学过程中的功能.[方法]通过融合PCR(double-joint PCR)和酵母空隙修复(gap repair)技术分别构建FgNup42基因敲除和回补载体,再利用PEG介导的原生质体转化的方法获得基因敲除突变体ΔFgNup42和回补体ΔFgNup42-C.观察测定基因敲除突变体ΔFgNup42在营养生长、无性繁殖和有性生殖过程中的变化,同时测定突变体ΔFgNup42对渗透、杀菌剂以及细胞壁胁迫因子的敏感性.将突变体 ΔFgNup42进行田间麦穗和室内玉米花丝接种试验明确其致病力情况.通过液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)检测ΔFgNup42的产毒能力,同时利用qRT-PCR比较分析参与单端孢霉烯族毒素生物合成的7个TRⅠ在野生型PH-1和基因敲除突变体ΔFgNup42中的相对表达量.[结果]表型测定发现,基因敲除突变体ΔFgNup42的生长速率只有野生型PH-1的50％,菌落边缘菌丝分枝变多且致密.显微观察分生孢子形成情况,发现敲除突变体ΔFgNup42相较野生型PH-1分生孢子产量降低了85.45％,并且隔膜数在0—2的分生孢子比例明显增多.有性生殖诱导结果显示ΔFgNup42的有性生殖能力增强,较野生型产生了更多的子囊壳.突变体ΔFgNup42对渗透胁迫因子NaCl和KCl,细胞壁胁迫因子刚果红,以及杀菌剂戊唑醇和氰烯菌酯的敏感性减弱.致病力分析发现敲除基因FgNup42后菌体在麦穗和玉米花丝上的致病力严重降低.此外,与野生型相比,ΔFgNup42中毒素DON、3ADON和15ADON的合成量明显减少.[结论]核孔蛋白基因FgNup42在禾谷镰孢生长发育、抵御逆境以及致病和产毒过程中发挥着重要作用.