禾谷镰孢菌FgStu2基因功能及其对多菌灵敏感性的调控作用研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaowu7623563
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禾谷镰孢菌对多菌灵的抗药性是小麦生产上面临的严峻问题,前期研究已经证实,引起小麦赤霉病的禾谷镰孢菌(Fusarium mgraminearum)β2-微管蛋白发生单个氨基酸突变会对多菌灵产生抗药性,但是植物病原真菌微管蛋白点突变引起抗药性的机制研究一直因为微管蛋白的表达、纯化技术障碍而停滞不前。纯化出微管蛋白是解决抗药性机制的前提条件,但由于直接对微管蛋白进行纯化目前比较困难,因此采用微管蛋白的互作蛋白来共表达及纯化微管蛋白是目前可行的方法之一。XMAP215是在非洲爪蟾蜍中发现的一种微管相关蛋白(MAPs),其特点是含有两个与微管蛋白互作的TOG(tumor overexpress gene)结构域,Stu2是酿酒酵母的XMAP215家族成员,通过自身TOG结构域与微管蛋白的互作已经从多个物种中纯化出微管蛋白。由于酿酒酵母的Stu2与禾谷镰孢菌的β2-微管蛋白不能互作,无法用于丝状真菌的β2-微管蛋白纯化。本研究通过序列比对,发现了禾谷镰孢菌中酿酒酵母Stu2的同源性蛋白FgStu2,通过荧光标记发现FgStu2与禾谷镰孢菌的β-微管蛋白在细胞中共定位,进一步通过Co-IP技术证明FgStu2与β-微管蛋白存在互作关系,证明该蛋白通过与微管蛋白形成复合体的形式在细胞中存在,本发现为禾谷镰孢菌β2-微管蛋白与FgStu2共表达及其纯化提供了新的技术思路。已知,Stu2在其他物种中还参与细胞分裂的相关过程,与γ-微管蛋白互作参与微管成核,与NDC80复合物互作调控微管与着丝粒接触形成纺锤体等。本文初步探究了禾谷镰孢菌FgStu2与Fgγ-微管蛋白、FgNDC80的互作关系,为进一步研究FgStu2在禾谷镰孢菌细胞分裂和在微管蛋白功能转换等细胞周期中的作用奠定了基础。有文献报道,酿酒酵母的Stu2以及构巢曲霉中XMAP215同源蛋白AlpA均参与对苯菌灵的敏感性调控。我们进一步在β-微管蛋白绿色荧光标记菌株中发现,FgStu2缺失后还会影响禾谷镰孢菌体内的微管聚合,使微管部分降解。以此,我们设想FgStu2在禾谷镰孢菌中可能也参与对多菌灵敏感性的调控。Pzear是禾谷镰孢菌中的一种玉米烯酮诱导型启动子,为探究禾谷镰孢菌中FgStu2是否会调控对多菌灵的敏感性以及该基因的其他生物学功能,本文构建了含玉米烯酮诱导启动子(Pzear)的FgStu2沉默载体,通过PEG介导的原生质体转化,把沉默载体转入野生型PH-1和多菌灵中抗菌株Fgβ2F167Y中,得到的转化子分别命名为FgStu2-Si和Fgβ2F167Y-Stu2-Si。并通过添加诱导剂β-est(玉米烯酮类似物)得到回复体,成功将含玉米烯酮诱导启动子的沉默体系应用到禾谷镰孢菌中。为了揭示禾谷镰孢菌中FgStu2对多菌灵敏感性的调控作用,测定了 PH-1和FgStu2-Si对多菌灵的EC50值,发现FgStu2-Si的EC50值较野生型下降18%,对多菌灵敏感性增加;Fgβ2F167Y-Stu2-Si的EC50值较Fgβ2F167Y下降34%,抗药性水平显著下降。此外,在对其它生物学表型,如生长速率、菌丝形态、分生孢子产孢能力及形态、有性生殖产子囊壳能力、致病力、产毒能力等进行测定时,发现FgStu2-Si和PH-1相比以上表型均显著下调。上述结果表明,禾谷镰孢菌中FgStu2功能降低后不仅影响对多菌灵的敏感性,还伴随一系列与生长、发育、致病有关的生物学表型变化,降低禾谷镰孢菌生存的适合度。上述研究不仅加深了对微管蛋白抑制剂的毒理学信号传导及其对药敏性或抗药性的调控机制认识,而且还为研究微管蛋白提供了可能的共表达纯化工具,及为微管蛋白抑制剂的增效剂研发提供了新靶标。
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