【摘 要】
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小麦赤霉病是一种世界性的真菌病害,而禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)是引起小麦赤霉病的主要病原菌。该病原菌不仅会造成粮食的严重减产,还会产生多种真菌毒素污染人畜的口粮,严重影响人畜健康。因此,有效控制小麦赤霉病的发生对粮食生产和食品安全非常重要。由于目前生产上缺乏有效的抗性品种,田间的防控方法仍以化学防治为主,而长期药剂喷洒容易导致抗药性和环境污染等一系列问题。因此,从分子水
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小麦赤霉病是一种世界性的真菌病害,而禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)是引起小麦赤霉病的主要病原菌。该病原菌不仅会造成粮食的严重减产,还会产生多种真菌毒素污染人畜的口粮,严重影响人畜健康。因此,有效控制小麦赤霉病的发生对粮食生产和食品安全非常重要。由于目前生产上缺乏有效的抗性品种,田间的防控方法仍以化学防治为主,而长期药剂喷洒容易导致抗药性和环境污染等一系列问题。因此,从分子水平上理解禾谷镰刀菌的生长发育、致病机理及其调控网络对于小麦赤霉病的防治至关重要。实验室前期已经对禾谷镰刀菌中116个蛋白激酶进行了鉴定,发现FgSID1基因(FGSG_07344)敲除突变体在有性生殖时期的子囊孢子形成和形态上存在严重缺陷,但其在禾谷镰刀菌中的具体功能却未被详细报道。本研究通过原生质体转化等手段,获得了Fgsid1突变体及其互补菌株,通过比较Fgsid1突变体与野生型菌株及互补菌株之间的表型差异,探究FgSid1在营养生长、有性生殖和致病性等方面的功能。本研究发现与野生型菌株PH-1相比,Fgsid1突变体菌落生长速度显著变慢,分生孢子隔膜数量减少且产孢量下降;在有性生殖阶段,Fgsid1突变体的子囊壳形态和大小均正常,但子囊畸形且子囊孢子形成有缺陷;此外,Fgsid1突变体只能侵染接种小花,而无法扩展到穗轴及临近的小穗,且接种点的小麦籽粒DON毒素含量显著下降。而互补菌株能够完全回补突变体的表型缺陷。以上结果表明,FgSid1在禾谷镰刀菌的营养生长、有性生殖和致病过程中均发挥着重要作用。本研究发现Fgsid1突变体分生孢子隔膜数量减少,且每个分隔中含有多个细胞核;在有性生殖阶段,突变体很难形成成熟的子囊,少数能够形成的子囊中子囊孢子也存在多核现象。表明FgSid1在禾谷镰刀菌无性繁殖与有性生殖阶段的胞质分裂与细胞核分裂的协调过程中发挥作用。为了进一步明确FgSid1在胞质分裂与细胞核分裂中的功能,我们对FgSid1-GFP的亚细胞定位进行了观察,发现FgSid1定位于细胞核一侧且每个细胞核周围仅有一个FgSid1荧光信号。我们又将FgSID1-GFP和TUB3-m Cherry共转化到野生型菌株的原生质中,发现FgSid1与γ-tubulin蛋白Tub3共定位于禾谷镰刀菌的纺锤体极体的微管组织中心(Microtubule organizing centers,MTOC)。综上所述,FgSid1可能通过与微管组织中心互作,调控细胞分裂过程中的核分布,从而影响禾谷镰刀菌的细胞分裂、生长发育和致病力等,为阐明禾谷镰刀菌的生长发育和致病机理以及研究禾谷镰刀菌中的细胞周期过程奠定了坚实的基础。
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