两个Zn2Cys6锌指蛋白对球孢白僵菌生长及抗逆性的影响

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昆虫病原真菌是自然界中调节害虫种群数量的一类重要生物防治资源,具有寄主范围较广、寄主不易产生抗性及容易人工培养等特点,其研究开发已得到越来越多的重视。但在实际应用过程中,真菌生防制剂存在致死害虫速度慢、防治效果不稳定等问题。昆虫病原真菌感染宿主昆虫是一个复杂的过程,易受到环境因素如温度、湿度、紫外照射等影响。因此,昆虫病原真菌在感染宿主过程中抵御外界环境胁迫的能力是影响杀虫效果的重要要素。研究发现,锌指蛋白在真菌生长发育过程和抗逆性等方面发挥重要作用。全局调控因子LaeA调节了球孢白僵菌致死昆虫后菌丝生长及孢子发育。转录组分析显示,两个Zn2Cys6转录因子(命名为Bbstr1与Bbstr2)在laeA敲除菌株中高水平表达。因此,为分析这两个基因是否参与球孢白僵菌的生长发育及抗逆性,构建了两个基因的敲除突变株、超量表达菌株及互补菌株,比较了不同菌株在生长发育及逆境胁迫等方面的差异。得到的主要结果如下:1.球孢白僵菌Bbstr1、Bbstr2基因序列分析与表达特性分析Bbstr1开放阅读框全长2250 bp,编码749个氨基酸。Bbstr2开放阅读框全长2013 bp,编码670个氨基酸。Bbstr1与Bbstr2编码氮源吸收调控蛋白,N端都含有一个保守的Zn(2)-Cys(6)结构域。分别构建了Bbstr1与Bbstr2启动子融合eGFP的表达菌株(PBbstr1::eGFP和PBbstr2::eGFP)。PBbstr1::eGFP和PBbstr2::eGFP在PDB、SDB、CZM培养基中均能观察到绿色荧光信号。PBbstr1::eGFP菌株在虫菌体中也观察到了荧光信号。2.球孢白僵菌Bbstr1与Bbstr2的功能分析为了研究Bbstr1与Bbstr2的功能,分别构建了Bbstr1与Bbstr2的敲除菌株、超量表达菌株及回复菌株。功能分析如下:1)Bbstr1与Bbstr2影响球孢白僵菌在不同氮源培养基中的生长。?Bbstr1菌株在PDA、1/2SDAY、CZM及含不同氮源(Tryptone、(NH42SO4、NH4NO3)的培养基中的菌落生长与野生型相比没有显著差异,但在NaNO2和Urea培养基中菌落生长明显较野生型缓慢。?Bbstr2菌株在以上添加不同氮源的培养基中菌落生长明显较野生型缓慢,在NaNO2和Urea的培养基中差异更明显。上述结果显示,Bbstr2可能参与了球孢白僵菌在生长过程中的氮源利用,但Bbstr1对氮源利用的影响较小。2)Bbstr1与Bbstr2影响分生孢子对H2O2和刚果红耐受性。在H2O2处理时,?Bbstr1菌株生长较野生型快,菌落边缘菌丝比野生型致密,生长抑制率较野生型降低25%。在添加刚果红培养基中,?Bbstr1菌落生长明显较野生型缓慢,菌落边缘较野生型致密,生长抑制率较野生型上升49%。由此说明,Bbstr1缺失增加了球孢白僵菌分生孢子对H2O2的耐受性和对刚果红的敏感性。?Bbstr2菌株在分别添加H2O2和刚果红培养基中,菌落生长明显比野生型缓慢,生长抑制率分别较野生型上升38%、10%。以上说明Bbstr2缺失降低了球孢白僵菌分生孢子对H2O2和刚果红耐受性。3)Bbstr1与Bbstr2影响球孢白僵菌毒力。以3龄的大蜡螟为试虫进行毒力测定。ΔBbstr1菌株的半致死时间较野生型提前12.87%,ΔBbstr2菌株的半致死时间较野生型提前12.32%。因此,敲除Bbstr1和Bbstr2基因在一定程度上均提高了球孢白僵菌的毒力。4)Bbstr1与Bbstr2影响球孢白僵菌分生孢子产量。在CZM基础培养基、PDA、1/4SDAY培养基中,ΔBbstr1的分生孢子产量分别较野生型降低了21.6%、16.2%和25.6%;ΔBbstr2分别降低了16.1%、7.2%、5.7%。Bbstr1和Bbstr2基因在不同程度上影响了球孢白僵菌分生孢子的产生。以上结果表明,Bbstr1与Bbstr2可能参与了球孢白僵菌生长过程中氮源的利用,基因敲除导致球孢白僵菌的生长受到影响,从而影响了分生孢子对H2O2和刚果红的耐受性和对大蜡螟的毒力。
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