橡胶树胶孢炭疽菌NADPH氧化酶功能研究

由病原真菌胶孢炭疽菌引起的炭疽病害是造成海南省橡胶减产的主要原因之一。研究橡胶树胶孢炭疽菌致病力的分子机制能为其病害防治提供理论依据。采用同源重组原理、运用原生质体转化法构建了橡胶树胶孢炭疽菌NADPH氧化酶编码基因的敲除突变株,并对其生长发育及致病力等生理表型进行分析。结果表明,在橡胶树胶孢炭疽菌中,存在3个编码NADPH氧化酶的基因CgNoxA、CgNoxB、CgNoxC,以及一个编码NADPH氧化酶调节蛋白的基因CgNoxR。PCR分析表明成功构建了这4个基因的敲除突变株。与野生型菌株相比,这4个敲除突变株的产孢能力、致病力均有不同程度的变化。其中CgNoxA敲除突变株的产孢能力严重受损;CgNoxR敲除突变株的孢子萌发过程明显异常;CgNoxB敲除突变株对橡胶树叶片的致病力显著下降。染色观察表明,CgNoxA和CgNoxB参与调控胶孢炭疽菌菌丝中超氧阴离子代谢过程。上述结果表明,NADPH氧化酶在调控胶孢炭疽菌的孢子萌发及致病力过程中起着重要作用。

基于CRISPR-Cas9技术构建橡胶树胶孢炭疽菌的基因敲除系统

[背景]CRISPR-Cas9基因组编辑技术为病原真菌的基因敲除、敲入及定点编辑提供了新的思路。[目的]建立适用于橡胶树胶孢炭疽菌的CRISPR-Cas9基因敲除系统。[方法]通过大肠杆菌原核表达系统合成含有细胞核定位信号的Cas9蛋白;以URA5为靶标基因,预测该基因中Cas9的切割位点,并在体外转录合成相应的SgRNA;体外构建Cas9-SgRNA复合体,并将该复合体转入橡胶树胶孢炭疽菌原生质体;通过表型筛选及测序鉴定,筛选URA5的敲除突变体菌株。[结果]体外表达的Cas9蛋白与SgRNA能够形成复合体,并在体外对目标基因URA5的DNA序列进行切割;Cas9-SgRNA复合体能够成功转入橡胶树胶孢炭疽菌原生质体,并完成对URA5的敲除;敲除突变株表现出尿嘧啶缺陷表现型。[结论]建立了适用于橡胶树胶孢炭疽菌的基因敲除系统。

橡胶树胶孢炭疽病菌CgBASP2基因敲除突变体构建及其致病力分析

在前期对橡胶树胶胞炭疽病菌分泌蛋白组进行预测的基础上,通过RT-PCR的方法克隆了1个候选分泌蛋白基因并命名为Cg BASP2(Biotrophy-associated Secreted Proteins 2 of Colletotrichum gloeosporioides)。该基因编码100个氨基酸,相对分子质量约为9.85×103。生物信息学分析结果表明,该蛋白含有1个18氨基酸的信号肽序列,不含任何跨膜结构域。氨基酸序列比对结果表明,Cg BASP2与草莓胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides Nara gc5)、西瓜炭疽菌(Colletotrichum orbiculare MAFF)、玉米炭疽菌(Colletotrichum graminicola)、菜豆炭疽菌(Colletotrichum higginsiaum)和稻瘟菌(Magnaporthe oryzae 70-15)的BASP2同源,同源性分别为100%,90%,87%,87%和67%。为了研究该基因的功能,本研究通过同源重组技术构建了橡胶树胶孢炭疽病菌Cg BASP2基因的敲除突变株ΔCg BASP2。进一步的分析发现,与野生型菌株相比ΔCg BASP2突变菌株不能对橡胶树叶片产生致病性,由此可见,Cg BASP2基因在胶胞炭疽病菌的致病过程中起重要作用。