苯吡咯类杀菌剂咯菌腈对油菜菌核病菌双组分信号系统的调控机制研究

Sclerotinia stem rot, caused by Sclerotinia sclerotiorum is the main fungal disease of oilseed rape with a worldwide distribution and a great destructiveness. The disease can cause serious losses of both yield and quality of rapeseed in the world. The phenylpyrrole fludioxonil has a preferable control effect on Sclerotinia stem rot with a large market potential of development. In this study, we will characterize Shk1, SsOS4, SsOS5, and SsHOG1 genes from two-component signaling system of S. sclerotiorum. The fludioxonil sensitivity of these mutants will be determined. The expression, regulation, and phosphorylation level of the downstream genes will also be determined without the upstream gene. This will reveal the regulation mechanism and action target of the phenylpyrrole fludioxonil in two-component signaling system of S. sclerotiorum, and clarify the role of two-component signaling system in S. sclerotiorum. These results could provide new reference data for controlling Sclerotinia stem rot caused by S. sclerotiorum, looking for a new fungicide target genes, and promoting our country to create original fungicides with a higher activity and a stronger selectivity.

油菜菌核病是由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的一种分布较广、破坏性极强的世界性病害，严重影响油菜的产量和品质，给世界油菜生产造成严重损失。苯吡咯类杀菌剂咯菌腈对油菜菌核病菌具有较好防效，具有较大的市场开发潜力。本项目拟在课题组已有研究基础上，对双组分信号系统中4个关键基因Shk1、SsOS4、SsOS5、SsHOG1进行功能分析，测定其与咯菌腈敏感性之间的关系，并测定上游基因缺失后对下游基因表达、调控及磷酸化水平的影响，揭示咯菌腈对油菜菌核病菌双组分信号系统的调控机制及其作用元件，同时明确双组分信号系统在油菜菌核病菌生命活动中的作用。本项目成果为菌核病的治理、寻找新的杀菌剂靶标基因和推动我国创制活性更高、选择性更强的原创性农药提供坚实基础。

油菜菌核病是由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的一种分布较广、破坏性极强的世界性病害，严重影响油菜的产量和品质，给世界油菜生产造成严重损失。苯吡咯类杀菌剂咯菌腈对油菜菌核病菌具有较好防效，具有较大的市场开发潜力。前期研究表明，咯菌腈对油菜菌核病菌的作用机制与病菌的双组分信号系统、尤其是关键激酶基因的调控有关，但其调控机制尚不清楚。本项目对油菜菌核病菌双组分信号系统中关键激酶基因Shk1、SsOS4、SsOS5、SsHOG1进行分离、鉴定及生物学功能分析，测定其与咯菌腈敏感性之间的关系，并测定上游基因缺失后对下游基因表达、调控及磷酸化水平的影响。证实了咯菌腈是作用于油菜菌核病菌的双组分信号系统上游激酶基因Shk1，通过磷酸化传递激活下游的HOG信号传统系统（SsOS4→SsOS5→SsHOG1），菌体细胞甘油含量积累，细胞膨压增加，细胞膜透性增大，原生质外渗，从而导致菌体破裂死亡。同时明确了双组分信号系统在油菜菌核病菌生命活动中的生物学功能，探明了双组分信号系统与咯菌腈药敏性的相互关系。该成果为菌核病的治理、寻找新的杀菌剂靶标基因和推动我国创制活性更高、选择性更强的原创性农药具有重要的现实意义。