稻瘟病菌几丁质酶基因家族的功能研究

几丁质酶作为一种重要细胞壁修饰酶，在真菌的形态建成和极性生长中有着重要作用。稻瘟病菌在侵染水稻的过程中所发生的分生孢子萌发、芽管生长、附着胞和侵入栓的形成，以及侵染菌丝的生长等都涉及真菌的形态建成和极性生长。因此，几丁质酶在稻瘟病菌的生长发育和侵染致病中可能有着重要的作用。研究发现，稻瘟病菌基因组包含有15个假定的几丁质酶，系统发育分析表明，这15个几丁质酶可以分为两大类，CTS1和CTS2，其中CTS2又分为5个亚类（class I-V）。实时定量PCR分析发现，不同几丁质酶基因的表达在稻瘟病菌的生长发育阶段存在差异，说明稻瘟病菌的不同几丁质酶，在病菌生长发育、形态建成和致病性过程中可能有着不同的功能。基因缺失实验发现，Class I中4个基因的单敲除对稻瘟病菌的生长速度、形态，孢子发育和致病性都没有显著的影响。但采用RNAi技术对这4个基因同时沉默后发现，它们的沉默导致了病菌生长速率下降、产孢量减少和致病性降低。ClassⅡ中2个基因的单敲除和双敲除后都不影响病菌的生长发育和致病特性。ClassⅢ中包含MGG_06594和MGG_08054两个基因，其中MGG_06594与病菌的产孢和菌丝黑色素形成有关，而MGG_08054与病菌致病性有关。ClassⅣ基因中，MGG_04534的敲除不影响病菌的生长和致病，但MGG_04534/MGG_01336双敲突变体的生长速率略微减慢，产孢量下降，孢子长宽比增大，致病性减弱，说明ClassⅣ中取主要作用的是MGG_01336。ClassⅤ中只有MGG_04732，该基因突变体的气生菌丝变少，菌落的颜色变白，产孢量减少，细胞壁的完整性受到破坏。CTS1包含4个基因，但它们的单基因敲除，对病菌的生长发育和致病性均无明显影响，说明CTS1同源基因与稻瘟病菌的生长发育和致病性无关，或者存在基因冗余效应。.构建了稻瘟病菌几丁质酶家族所有15个基因的干扰突变体，分析发现，这些基因的干扰导致了病菌产孢量降低，孢子变长，附着胞形成异常，细胞壁的完整性破坏及致病性下降。说明稻瘟病菌的几丁质酶参与病菌的生长发育、形态建成和致病性过程。利用酵母双杂交方法在水稻中筛选到18个与几丁质酶互作的蛋白，对其中的2个蛋白进行了GST pull-down验证，发现1个蛋白参与调控水稻的抗病反应。