SS1G_07749基因在核盘菌菌核子实体萌发中的作用及其机理研究

The carpogenic germination of sclerotia for Sclerotinia sclerotiorum is a key step of disease cycle of crop sclerotiniose. If the carpogenic germination of sclerotia could be inhibited, crop sclerotiniose would be controlled effectively and safely. However,the molecular mechanism of the carpogenic germination of sclerotia has hardly been investigated until now. In previous study, we obtained a mutant strain, named TFSS-1, by random insertion with T-DNA. Preliminary study indicated that the carpogenic germination of sclerotia for TFSS-1 was defected and the gene SS1G_07749 in this mutant was disrupted by the insertion of T-DNA. This study will define the relationship between SS1G_07749 gene and the carpogenic germination of sclerotia through the gene knockout and complementation. The study will also focus on the mechanism of SS1G_07749 gene action in the carpogenic germination of sclerotia by gene expression, protein location, enzyme activity analysis. The results of study will be useful in understanding the molecular mechanism of the carpogenic germination of sclerotia for Sclerotinia sclerotiorum, and also provide new routes for the crop sclerotiniose control.

核盘菌菌核以子实体形式萌发是作物菌核病病害循环中关键性的一环，抑制菌核的子实体萌发，菌核病将得到安全的控制。但迄今为止，关于菌核子实体萌发的分子机制相关研究仍相对较少。在前期研究中，我们通过T-DNA随机插入获得了一株菌核不能以子实体形式萌发的突变体TFSS-1，初步研究表明该突变体中SS1G_07749基因被T-DNA插入所破坏。本研究拟从该突变体着手，通过基因敲除和基因互补等技术明确SS1G_07749基因与菌核子实体萌发的关系，同时利用基因表达、蛋白定位和酶活检测分析等方法研究该基因参与菌核子实体萌发的作用机理。研究结果将有助于深入了解核盘菌菌核的子实体萌发的分子机制，也为菌核病的控制提供新的线索。

核盘菌菌核以子实体形式萌发是作物菌核病病害循环中关键性的一环，抑制菌核的子实体萌发，菌核病将得到安全的控制。迄今为止，关于菌核子实体萌发的分子机制相关研究仍相对较少。在前期研究中，我们通过T-DNA随机插入获得了一株菌核不能以子实体形式萌发的突变体TFSS-1，初步研究表明该突变体中SS1G_07749基因被T-DNA插入所破坏。本研究从该突变体着手，通过基因敲除和基因互补等技术明确SS1G_07749基因与菌核子实体萌发的关系，同时利用基因表达、酶活检测分析等方法研究该基因参与菌核子实体萌发的作用机理。本研究发现SS1G_07749基因编码的蛋白N端具有典型的信号肽结构C端为Glyco_hydro_11结构域，其氨基酸序列与已报道的病原真菌中的内切-1. 4-β-木聚糖水解酶高度相似。利用毕赤酵母表达该蛋白并对其酶活进行了检测，结果发现其具有木聚糖水解酶活性，故将SS1G_07749基因命名为SsXyl1。SS1G_07749基因在菌核子实体萌发和致病初期过程中表达量显著升高，其表达还受到胞外木聚糖的诱导。根据同源重组方法对野生型菌株中的SsXl1进行了敲除，结果发现SS1G_07749基因敲除转化子菌落生长缓慢，菌丝简单分枝密集，致病力显著下降，最重要的是其形成的菌核不能萌发形成子囊柄，而互补转化子则恢复了野生型菌株的表型。对敲除转化子进行酶活检测发现其木聚糖水解酶活性显著性下降。本研究表明内切-1.4-β-木聚糖水解酶在核盘菌的菌丝生长、致病力及子实体萌发过程中起着重要作用，为深入揭示核盘菌的致病及生长发育机理奠定了基础，也并为菌核病的绿色安全防治提供了线索。