海藻糖酶在水稻纹枯病菌对井冈霉素抗药性及其致病力中的功能研究

Validamycin has been utilized in rice production area for 30 years in China. It has been playing an important role in controlling rice blight sheath, causing by Rhizoctonia solani. The applicant for this project obtained field resistant population of R. solani to validamycin during 2009 to 2011 for the first time, which grew faster and developed larger lesions in vitro compared with sensitive isolates. The great competence of resistant isolates might contribute to the ability of pathogen to be dominant population in the field. Therefore, to explore resistant basis of R. solani to validamycin is helpful for extending the useful life of fungicide and designing novel fungicides for anti-resistance management. The goal of this project is to clone and compare the potential target gene of validamycin NTH1 and ATH1 in resistant and sensitive isolates; and to investigate correlation of resistance with mutations in target genes. The project will explore the impact of trehalase on resistance to validamycin in R. solani.

井冈霉素在中国水稻种植区广泛使用30多年，迄今在水稻纹枯病的防治中仍具有举足轻重的地位。2009-2011年项目申请人在田间首次检测到水稻纹枯病菌对井冈霉素的抗药性群体，且抗性菌株的生长速率和致病性等明显强于敏感菌株。预示着在适合的条件下很容易形成田间优势菌群。因此，揭示水稻纹枯病菌对井冈霉素的抗性机制，对于延长井冈霉素的使用周期以及反抗性设计新型杀菌剂具有重要的意义。本课题拟在前期工作基础上，对井冈霉素的作用靶标胞外海藻糖酶和胞质海藻糖酶的相关基因进行克隆，分析目标基因与抗药性产生的关系，从理论上探索海藻糖酶在水稻纹枯病菌抗井冈霉素中的作用。

本项目根据研究计划要求开展了相关工作，进展顺利。.按照年度计划，在2014年1月-2014年12月期间，本课题组采用菌丝生长法测定了来自山东等六省市的水稻纹枯病菌151株，建立了水稻纹枯病菌对井冈霉素的敏感基线，确定了抗性划分标准；采用GC-MS检测方法，测定了抗性、敏感菌株体内的海藻糖含量，未发现抗药性相关的海藻糖含量差异；通过活体菌饼接种法测定了抗性、敏感菌株的致病力，抗性菌株群体与敏感菌株群体相比，致病力较强。菌株的致病力和其抗药性有显著相关性；并利用已公布的水稻纹枯病菌的基因组库，寻找到海藻糖合成、降解途径上的6个相关基因，分别为2个海藻糖酶、4个海藻糖合成酶，克隆了以上6个相关基因，并进行了基因表达量的研究，以上6个基因未出现规律性的抗性相关的表达量的变化，但是部分抗性倍数较低的菌株的TPS1-B基因和TPase基因表达量显著上升，推测这可能是引起较低倍数抗药性的原因；通过进行水稻纹枯病菌在不同侵染阶段的基因表达量的研究，探究了在水稻纹枯病菌侵染水稻过程中，海藻糖代谢相关基因的功能，抗性和敏感菌株在侵染过程中，基因表达量没有显著的差异，但Tpase基因可能与侵染过程密切相关。获得一项国家发明专利，发表一篇学术会议论文。