稻瘟病菌致病性及其变异相关基因的克隆和功能研究.pdfVIP

稻瘟病菌致病性及其变异相关基因的克隆与功能研究 王教瑜1～，孙国昌1，林福呈2，杜新法1，柴荣耀1，邱海平1，张震 (1浙江省农业科学院植物与微生物所；2浙江大学农业与生物技术学院) 稻瘟病是水稻上的重要灾变性病害，世界上有水稻栽培的地区几乎都会发 生，每年造成11--30％的产量损失，约合1．5亿美元。另外，稻瘟病菌还可危害 稷(Eleusine coracana)、大麦(Hordeum aestivum)等多 vulgare)、小麦(Triticum 种禾本科作物。在漫长的进化过程中，稻瘟病菌形成了遗传上的多样性和复杂性， 在致病性方面表现多变性，使得抗病品种的抗性不稳定，这是稻瘟病菌致病性的 ～个重要特点，也是稻瘟病难防难治的原因之一。从分子水平上阐明稻瘟病菌致 病过程及致病性变异的机理，对于稻瘟病的防治具有重大意义。同时，作为植物 病原真菌致病机理与分子生物学研究的重要模式，稻瘟病菌致病机理的研究具有 重要的科学意义。 近年来，稻瘟病菌致病过程的分子机理研究已经取得了长足的进展，基因组 序列的测定和数据初步分析工作也基本完成。到目前，已经克隆和分析了60余 个与稻瘟病菌致病过程各个阶段相关的基因，稻瘟病菌致病过程的分子机制渐趋 明晰。这为进一步开展工作奠定了基础，也提出了新的问题。稻瘟病菌附着胞的 分化和形成是其致病的关键，该过程中伴随有大量基因的参与和调控，在已经明 确功能的基因中，大部分集中于该阶段。附着胞中甘油的积累是膨压形成和穿透 动力的来源，甘油积累前体物质的研究也是一个热点，但到目前为止，调控该过 程的关键基因尚未被发现。稻瘟病菌侵入后在寄主细胞内的定植和扩展决定了病 菌能否进一步获得营养以完成生活史，从而引发病害，然而与该阶段相关的基因 我们也知之甚少。对于稻瘟病菌致病性变异，目前的研究一般认为有位置效应、 重复序列间的同源重组和转座子的转座的等机制；而已明确与此直接相关的基因 几乎没有。 在上述研究的基础上，我们从附着胞形成、甘油积累、病菌扩展和致病性变 异等几个方面入手，开展基因的克隆与功能研究工作。初步分析了以下几个基因： 的生物合成，与生物体的脂肪代谢直接相关。通过该基因与稻瘟病菌甘油积累及 致病性关系的研究，有望明确附着胞中甘油的来源。 MGTAl及MGTA2：通过同源基因的比对，确定的2个可能参与稻瘟病菌 侵入后扩展的基因。这2个基因结构类似，在几种模式真菌中间都存在且相对位 置固定，明确基因的功能及2基因之间的相互关系对于阐明稻瘟病菌扩展过程的 机制有很大意义。 Mgs202：通过稻瘟病菌附着胞SSH差异表达文库筛选到的在稻瘟病菌附着 胞形成阶段特异表达的基因。该基因与稻瘟病菌附着胞的形成及功能发挥的关系 有待于进一步明确。 MgSPl：通过SSR筛选，获得的一个在稻瘟病菌不同致病力菌株中长度及 拷贝数均有变化的基因。序列分析表明，该基因编码一种孢子表面蛋白，可能与 稻瘟病菌分生孢子与寄主品种之间的相互识别有关。 到目前为止，上述基因的序列分析及片段的克隆作已完成，获得了基因的侧 翼序列并完成替换载体的构建，转化工作正在进行之中。