虫生真菌致病与退化机理研究.pdfVIP

中国菌物学会第四届会员代表大会暨全国第七届菌物学学术讨论会论文集 虫生真菌致病与退化机理研究 王成树 吕丁丁 李琳 (中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所上海200032) 摘要：虫生真荫侵染寄t昆虫的复杂过程可分为体表附着、体壁穿透及体内定殖和致死等不同阶段。近年来，以 金龟子绿僵菌(Metarhizium bassiana)为代表的基因功能研究取得了长足 anisopliae)和球孢白僵菌(Beauveria 的进展，从不同角度阐明了虫生真菌的分子致病机理；同时，基因工程技术的应用为昆虫病原真菌的遗传改良和 选育高毒力杀虫荫株开辟了新的途径。丝状真菌在继代培养过程中会发生高频率的退化，表现为菌落绒毛状生长、 产孢域及次级代谢产物产罐下降等，引起真菌退化的机理一直不清楚，我们的近期研究表明退化真菌细胞富含高 水平的活性氧、线粒体DNA被糖基化及线粒体形态发生改变等，退化细胞表现出衰老症状，为丝状真菌退化机 理研究指明了新的方向。 关键词：虫生真菌，分子致病机理，基因工程，colonydegeneration 随着社会经济的发展和人们环保意识的提高，环境友好型生物源杀虫剂的应用受到越来越高 的重视，但目前包括微生物农药在内的整个生物农药所占农药市场份额仅约为10％。昆虫病原真 菌、细菌和病毒用于微生物农药的开发应用均有一定的历史，其中真菌杀虫剂具有安全性好、效 费比高、能够发挥持续控制效果及易于人工培养等优点，是环境友好型生物农药发展的理想选择 之一。但另一方面，同细菌、病毒杀虫剂相似，昆虫病原真菌也存在杀虫效果慢、环境效果不稳 定及培养过程中的高频率退化等弱点，在一定程度上限制了真菌杀虫剂的大规模生产及应用。因 此，弄清昆虫病原真菌侵染寄主过程中的分子机制及菌种退化机制，有利于通过基冈工程手段对 生产菌株进行遗传改良，获得高效、稳定工程菌，加速真菌杀虫荆的产业化步伐。 1虫生真菌致病的分子对策 不同于昆虫病原细菌和病毒，昆虫病原真菌通过昆虫表皮主动入侵进入寄主体内，并最终杀 死昆虫，其侵染寄主的复杂过程主要可分为三个阶段：(1)体表附着阶段；(2)体壁穿透阶段； (3)体内定殖及致死阶段。整个过程涉及寄主识别、机械破坏、营养竞争、代谢干扰、毒素分泌 及寄主组织结构破坏等，这些多凶子作用最终导致寄主死亡【l】。基因表达序列标签(expressed sequence 植物根分泌物诱导下，表达基因种类及水平均存在很大程度上的差异，说明不同侵染阶段虫生真 菌采用完全不同的基因对剩21。在体肇侵染过程中，附着胞的形成和相关水解酶的作用起着非常 否在寄主体内成功定殖和最终杀死昆虫宿主。 1．1体表入侵阶段 昆虫病原真菌附着体表阶段又可分为两个不同阶段【31：一是非特异性附着阶段，主要是疏 水孢子与疏水昆虫体壁进行被动附着，附着力较弱；二是特异性的主动附着阶段，通过诱导分泌 的孢外蛋白酶类作用，分生孢子牢固地附着在昆虫体罐上。 明植物病原真菌新榆枯萎病菌(Ophiostoma 等【5l首次在金龟予绿僵菌中克隆到J号鲥疏水蛋白基因，在分牛孢子附着阶段，该基因并没有表现 出高表达的特征【6J，说明疏水蛋白是在分生孢子形成过程中被分泌到孢子表面的，而不是由于附 着及寄主识别作用诱导孢子产生的特异性蛋白。球孢白偶菌气生分生孢子的表面也存在大量的疏 水蛋白，而在水生芽生孢子表面却未发现存在疏水蛋白【31，作者推测具有不同粘附特性的孢子形 态的形成可能是由于适应不|一的环境条件所造成的。以疏水蛋白等所形成的被动吸附作用在虫生 真菌侵染寄主的初始附着阶段起着重要作用131。 10 中国菌物学会第四届会员代表大会暨全国第七届菌物学学术讨论会论文集 疏水蛋白的被动附着力较弱，易受外界因素的影响。研究表明当分生孢子附着到寄主体表后， 伴随孢子吸水膨胀的萌发过程，疏水蛋白层被降解，同时形成新的粘附因子【71。w抽g等f8】研究发现 金龟子绿僵荫孢予表面的粘着蛋白(adhesin)MADl基因，伴随孢予萌发，该基因表达水平逐渐 增强。该基因被缺失后，绿僵菌孢子对寄主体表的附着能力显著下降。另外同假丝酵母(Candida albicans)的Iml和Alsl及啤酒酵母(Saecharomyces 参与了粘附作用，还通过调控J印砌等基因的表达水平，影响孢子萌发和菌丝发育等，生物测定表 明该基因为毒力基因。绿