稻曲病菌致病相关基因的鉴定及其作用机制研究

稻曲病一直是影响水稻产量和稻米品质的重大病害之一。申请者所在研究室对稻曲病菌的生物学特性、人工接种技术和致病力分化等做了深入系统的研究。为了进一步明确该病原菌的致病机制，申请者构建了农杆菌介导的稻曲病菌遗传转化体系及其T-DNA插入突变体库，获得了5株T-DNA插入在推定结构基因区域且致病性丧失的突变体。本项目拟在前期研究基础之上，利用TAIL-PCR等技术克隆致病性丧失突变体中T-DNA插入位点的侧翼序列，并获得其全长基因序列，结合功能互补技术鉴定致病相关基因；构建致病相关基因的敲除突变体和回复突变体，分析致病相关基因对稻曲病菌生物学特性的影响；运用Realtime PCR、GFP融合表达技术，研究致病基因的实时表达特征及其表达产物的亚细胞定位。预期研究结果对阐明稻曲病菌的致病机制和病害流行规律具有重要的意义，为杀菌剂的创制提供潜在分子靶标，并可为抗病品种选育提供可靠的理论依据。

水稻稻曲病是由稻曲病菌侵染引起的水稻重要病害之一，该病害的发生会严重影响水稻产量和品质。明确稻曲病菌的致病机制是有效防控该病害的关键。然而，稻曲病菌的致病机理研究进展缓慢，存在稻曲病初侵源不明确、稻曲病菌传播途径和侵染时期缺乏可靠证据等问题，许多关于稻曲病发病过程研究尚处推测阶段。因此，利用现代分子生物学技术，克隆和鉴定关键的致病相关基因，并以此为突破口，在分子水平解析稻曲病菌致病机制，对推动稻曲病菌致病机制研究具有重要价值。本项目筛选研究室前期构建的稻曲病菌T-DNA插入突变体库，对7个致病力变化的突变体通过观察突变体生物学特性、Southern杂交检测T-DNA插入拷贝数、Tail-PCR结合RACE克隆T-DNA侧翼序列、RT-qPCR分析突变基因表达量，以及利用酵母双杂交筛选突变基因编码蛋白的互作因子等技术方法进行深入研究。共克隆到4个稻曲病菌致病相关基因，分别为1）编码低亲和力铁转运相关蛋白的基因Uvt3277：该基因为稻曲病菌致病力的负调控基因，表达量下降后突变体致病力增强，且参与调控病原菌生长速率，基因沉默突变体表型分析也得到一致的结果；2）编码糖基水解酶18（GH18）家族蛋白基因Uvt1241和3）编码转录激活因子hac1基因的基因Uvt1812：这两个基因均为致病力正向调控基因，同时与稻曲病菌的产分生孢子能力相关，酵母双杂交筛选到3个Uvt1241的互作因子；4）未知功能基因Uvt726：基因为致病力正向调控基因，还参与稻曲病菌的菌落形态、生长速率、分生孢子产量的生理生化过程，酵母双杂交筛选到3个互作因子。本项目克隆了4个稻曲病菌致病相关基因，并对它们的功能进行了深入的分析，研究结果不但为杀菌剂的创制提供潜在的分子靶标，为抗病品种选育提供可靠的理论依据，还将在分子水平加深对稻曲病菌致病机制的理解。