苹果黑腐皮壳菌侵染苹果枝干过程的转录组分析

苹果黑腐皮壳菌(Valsa mali var.mali)引起的苹果树腐烂病是我国苹果产区发生严重的病害之一,了解病原菌侵染寄主不同时期的基因表达有助于揭示病菌的致病机制和苹果抗病机制。本实验应用Illumina平台对苹果黑腐皮壳菌侵染不同时期的寄主枝干发病过程进行转录组测序,同时通过与未侵染的病原菌和寄主组织进行比较。在病原菌侵染过程中,病原菌中发现4092个差异表达基因,寄主中发现16966个差异基因,通过对三个时期的上调差异表达基因进行GO和KEGG分析,结果表明病原菌侵染导致了寄主细胞壁降解、毒素物质合成、寄主抗毒物质分解和自身营养调节等过程;寄主主要通过膜脂过氧化作用、活性氧清除酶和防御酶抵抗病原菌的入侵。上述研究明确了苹果黑腐皮壳菌与寄主互作的生物学过程,为探讨病菌与寄主的分子互作机制奠定基础。

苹果树腐烂病菌丝氨酸蛋白酶基因VM1G_08720的功能分析

苹果是我国种植面积最广的温带水果之一,由苹果黑腐皮壳菌(Valsa mali)引起的苹果树腐烂病(Valsa canker of apple)是危害我国苹果树最为严重的病害之一。明确病原菌生长发育、响应环境胁迫及致病作用,解析病原菌的适应性及致病分子机制,有利于提出病害新的防控措施。本研究应用Double-joint PCR以及gap-repair方法获得基因VM1G_08720的缺失突变体和回补菌株。利用十字交叉法和伤口接种等方法,研究了基因VM1G_08720对病菌生长发育和致病性的影响。通过在PDA培养基中分别添加400μg/mL的荧光增白剂、200μg/mL的刚果红、0.01%的SDS三种细胞壁干扰剂和0.5M的NaCl、0.5M山梨醇两种渗透胁迫因子,研究了该基因对病菌细胞壁完整性的维持及渗透胁迫的影响。通过设置不同pH的培养基,研究了基因VM1G_08720在不同pH下对病菌生长发育的影响。研究结果显示,与野生型sdau11-175相比,基因VM1G_08720缺失突变体在菌落颜色、菌丝致密度、生长速率无显著差异,分生孢子器产生数量减少;在含有200μg/mL刚果红、0.01%SDS的培养基上,抑制率显著降低,在含有0.5 M NaCl的培养基上的抑制率显著增加,而在含有400μg/mL荧光增白剂和0.5 M山梨醇的培养基上,无显著差异;在pH为4-10时,生长速率显著降低,而在pH为11-12时,无显著性差异;在苹果果实和苹果枝条上的病斑大小无显著性差异,回补菌株均恢复到野生型水平。表明基因VM1G_08720在病菌分生孢子器的产生、酸碱度的响应、维持细胞壁完整性以及渗透胁迫方面发挥重要作用。

苹果树腐烂病菌异柠檬酸裂解酶基因VmICL的功能分析

由黑腐皮壳菌(Valsa mali Miyabe et Yamada)引起的苹果树腐烂病严重影响了苹果树的健康生长。异柠檬酸裂解酶是真菌乙醛酸循环中的关键酶,异柠檬酸裂解酶基因(ICL)在真菌生长发育及致病过程中发挥重要作用。本研究在苹果树腐烂病菌基因VmICL生物信息学分析的基础上,应用PEG介导原生质体转化法获得了基因VmICL的敲除突变体及回补菌株,解析了VmICL对病菌生长发育、细胞壁完整性、渗透胁迫、碳氮源利用及致病力的影响。研究表明,基因VmICL位于9号染色体,VmICL蛋白在第23-545位氨基酸区域具TIM super family结构域,系统发育分析显示与水稻稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)亲缘关系最近。基因VmICL缺失突变体生长速率减慢,分生孢子器产生数量减少,分生孢子萌发延迟;基因VmICL参与维持细胞壁的完整性,但不参与渗透胁迫;基因VmICL正调控碳源吸收,负调控氮源吸收,正调控致病力。总之,基因VmICL参与调控苹果树腐烂病菌的生长发育、细胞壁完整性的维持、碳氮源利用及致病力的发挥。