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海藻糖酶在水稻纹枯病菌菌核发育过程中的功能分析

王陈骄子;江绍锋;舒灿伟;周而勋

  水稻纹枯病是我国发病面积最大的水稻真菌病害,引起巨大的经济损失。水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani AG1-IA)菌核在该病的病害循环中起着重要作用。据报道,在真菌中,活性氧可诱导菌核分化,而海藻糖作为一种活性氧清除剂,在生物体响应氧化胁迫过程中起着关键作用。在真核细胞中,海藻糖酶可以调控内源海藻糖水平,是真菌体内降解海藻糖的关键酶。然而,海藻糖代谢途径调控水稻纹枯病菌菌核发育的分子机制尚不清楚。本实验室在前期研究中采用RNA-seq技术,挖掘出在菌核发育过程中表达水平显著差异的海藻糖酶基因,本研究分别以水稻纹枯病菌菌核发育过程中7个阶段(培养36h,48h,60h,72h,5d,7d,14d)的菌体为研究材料,测定了水稻纹枯病菌GD-118菌株菌核发育7个阶段海藻糖酶的活性与海藻糖含量的变化。为了进一步研究海藻糖酶的功能,笔者克隆了海藻糖酶基因并通过荧光定量PCR(qRTPCR)测定了海藻糖酶基因在菌核发育7个阶段的表达量。结果表明:海藻糖酶在水稻纹枯病菌培养5d后(即成熟菌核形成)时的活性最高,海藻糖含量在5d时最少;与此同时,qRT-PCR结果显示,病菌培养5d时海藻糖酶基因的表达量也处于峰值,该结果表明海藻糖酶响应了GD-118菌株菌核的发育。另外,本研究发现在培养基中添加外源海藻糖后菌核量降低,DCHF-DA荧光探针检测活性氧量明显减少。因此,本研究结果初步表明,海藻糖代谢途径参与调控水稻纹枯病菌菌核发育。本研究将为水稻纹枯病新型杀菌剂的研发提供新靶标,对菌核发育调控和水稻纹枯病的有效防治都将具有重要的理论和实践意义。……