橡胶树白粉病菌OhPbs2的克隆及功能分析

【目的】Pbs2是MAPK信号途径HOG-MAPK通路的重要成员之一,在植物病原菌渗透压调节方面发挥着重要作用。橡胶树白粉病菌(Oidium heveae)是专性寄生菌,论文借助橡胶树炭疽病菌(Colletotrichum gloeosporioides),研究橡胶树白粉病菌OhPbs2的功能。【方法】采用同源克隆方法,分别以橡胶树白粉病菌基因组DNA和c DNA为模板,PCR扩增OhPbs2;利用生物信息学分析该基因的结构域,对该基因和其他真菌的7个同源蛋白序列进行系统进化分析,并利用MEGA6中最大简约法构建系统进化树来进一步分析鉴定该基因;利用同源重组和原生质体转化技术,将OhPbs2转化到缺失Pbs2的橡胶树炭疽菌突变体ΔCgPbs2中;在PDA+1.5 mol·L-1山梨醇的平板上筛选转化子,同时提取转化子的基因组作为模板,用橡胶树白粉病菌OhPbs2的引物对进行PCR鉴定,选择正确的转化子ΔCgPbs2+OhPbs2进行后续表型测定;在不同培养条件下,比较ΔCgPbs2、ΔCgPbs2+OhPbs2和野生型菌株生长状态,并在橡胶树叶片接菌检测3个菌株致病力。【结果】OhPbs2基因序列全长1 927 bp,c DNA序列全长1 860 bp,含有一个内含子,编码一个619个氨基酸的蛋白;生物信息学分析表明该蛋白具有与Cg Pbs2相同的S_TKc功能域,构建系统进化树发现橡胶树白粉病菌Pbs2蛋白与烟曲霉(Aspergillus fumigatus)Pbs2蛋白亲缘关系最近,相似度为55%,与橡胶树炭疽病菌的相似度为49%,与粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)、稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、禾谷镰孢(Fusarium graminearum)的Pbs2蛋白具有较近的亲缘关系,相似度分别为54%、53%、53%、50%;ΔCgPbs2+OhPbs2菌株能在PDA+1.5 mol·L-1山梨醇培养基上长出白色菌落,ΔCgPbs2菌株不能生长,并且测序结果显示OhPbs2已成功转入ΔCgPbs2;ΔCgPbs2+OhPbs2在MM培养基上菌落呈白色,气生菌丝较短,不同于wild type菌株。在含有不同浓度Na Cl、山梨醇、SDS、H2O2及咯菌腈的MM培养基上,ΔCgPbs2、ΔCgPbs2+OhPbs2和wild type菌株随着浓度增加,菌落生长速度逐渐降低,OhPbs2不仅能恢复橡胶树炭疽菌菌株耐渗透压尤其耐受山梨醇的能力以及对咯菌腈的敏感性,甚至具有增强的能力,OhPbs2互补改变了橡胶树炭疽病菌颜色,抑制了气生菌丝生长;Cg Pbs2可能参与了橡胶树炭疽病菌致病性,但OhPbs2互补没有恢复其致病性。【结论】OhPbs2可能参与调控病菌的营养生长、氧化应激反应、渗透压响应及细胞壁形成等,并能增强橡胶树炭疽病菌相应功能,但与Cg Pbs2调控病菌致病力的机制可能存在不同。

橡胶树白粉病菌分子检测技术的建立

根据橡胶树白粉菌（Oidium heveae Steinm.）基因组中的特有保守序列OHS,设计两对特异性引物OHF1/OHR1和OHF2/OHR2。以不同地区收集的6份O.heveae（OH1~OH6）和橡胶树胶孢炭疽病菌（Colletotrichum gloeosporioides Penz.）等5种非靶标病原菌及健康橡胶树叶片基因组DNA为模板,建立了橡胶树白粉菌PCR及nested-PCR分子检测技术,并验证了检测体系的特异性和灵敏度。结果表明,引物OHF1/OHR1和OHF2/OHR2对橡胶树白粉菌均具有较高的特异性和灵敏度。其中引物OHF2/OHR2能检测到10pg/μL的橡胶树白粉菌DNA,而以OHF1/OHR1和OHF2/OHR2组合进行nested-PCR,其最低DNA检测浓度达到0.01fg/μL。人工接种试验中,当孢子接种量为2×10~3个/叶时,PCR和nested-PCR检测体系可分别在接种4d和24h后检测到目的条带。表明nested-PCR对在叶片组织中处于潜育期的橡胶树白粉菌的检测更有效,可为橡胶树白粉菌的检测提供一种简便而准确的检测方法。

橡胶树白粉病菌分生孢子在不同介质的萌发过程及其内容物的变化

本研究采用不同的染色方法和显微技术观察橡胶树白粉病菌(Oidium heveae)分生孢子的超微结构,分生孢子在不同介质表面及不同介质溶液中的萌发情况,以及孢子萌发过程中孢内主要物质的变化,以明确O.heveae分生孢子在不同介质萌发的形态变化及萌发所需能量来源。结果表明:O.heveae分生孢子表面具有较浅的花纹结构,呈椭圆形或者卵圆形,大小为26.1#45.1μm×13.5#21.9μm。O.heveae分生孢子在亲水和疏水介质上均能萌发产生芽管和附着胞,在葡萄糖水中的萌发率略高于清水中,但萌发率无显著性差异(P>0.05),芽管和附着胞形成与形态无明显差别。分生孢子萌发过程中,几个液泡会融合形成一个,最终消散而呈不明显可见的泡囊结构。孢子内的糖原、脂质及分裂后的核仁等可通过芽管向附着胞输送,表明O.heveae分生孢子萌发所需能量物质主要来源于自身能量贮备。