《茭白黑粉菌接種體功能喪失的分子機制及其功能重建》是依託浙江大學，由張敬澤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：茭白黑粉菌接種體功能喪失的分子機制及其功能重建
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：張敬澤
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
茭白黑粉菌寄生菰草並引起其莖上部產生膨大的結構，稱為“茭白”，是一種獨特的水生蔬菜。有時茭白中產生黑色的冬孢子，稱為“灰茭”。真菌以菌絲體形式隨著無性繁殖體在其體內長期存活，在茭白中真菌喪失了產孢能力，而在灰茭中雖然產生冬孢子，但其已喪失了接種體功能。接種體功能喪失的現象在黑粉菌中是非常獨特的，其分子機制在真菌適應性演化中具有重大理論價值。同時，接種體功能喪失也限制了通過改良黑粉菌套用於茭白植物育種的途徑。前期的基因組、轉錄組和交配型基因研究，已經顯示茭白黑粉菌接種體功能喪失是涉及交配型基因的變異。因此，本項目擬通過克隆茭白黑粉菌交配型相關基因，以及結合基因組和轉錄組分析，揭示交配型相關基因的序列變異及其適應性演化的特徵；從其它黑粉菌中克隆交配型的同源基因，通過基因重組技術，重建接種體功能，從而揭示接種體功能喪失的分子機制，探索其套用於茭白育種的可行性，並為茭白育種提供科學的理論依
結題摘要
美味黑粉菌(即茭白黑粉菌)以菌絲體形式隨著寄主無性繁殖體在其體內長期存活。雖然能產生冬孢子，但它的擔孢子萌發產生的芽管不能融合形成侵染寄主的雙核菌絲，認為是交配型a位點或b位點基因發生了變異。基因組、轉錄組和交配型基基因比較分析，包括信息素基因活性域和信息素受體基因的跨膜結構，揭示了交配型基因a位點有3種類型等位基因和在不同茭白品種間存在差異。在浙茭2號品種中，茭白分離系中有息素基因Mfa2和Mfa3和相應的信息素受體基因Pra2和Pra3，而灰茭分離系中有信息素基因Mfa1和Mfa3和相應的信息素受體基因Pra1和Pra3。相比較，美人茭灰茭分離系中有信息素基因Mfa1和Mfa2。分別測定100茭白和灰茭分離系擔孢子交配型基因，顯示含有不同交配型基因的擔孢子分離系間不是通常的等比例存在，茭白中信息素基因Mfa3占88.1%，Mfa2占11.9%，而灰茭中Mfa3和Mfa1分別為90%和10%。用含有不同交配型基因的所有擔孢子分離系進行交配型反應試驗，沒有發現雙核菌絲產生。利於人工修飾合成的17胺基酸和38胺基酸不同信息素多肽，進行交配型反應試驗，雖然有些組合有類似菌絲絲狀體產生，但形態學觀察和細胞核染色證明它們不是雙核菌絲。在此基礎上，建立了基因轉化體系，進行了人工修飾的信息素和信息素受體基因的轉化。茭白分離系和灰茭分離系的分泌蛋白組學研究揭示，茭白株系中具有821個與分泌蛋白相關基因，而灰茭株系具有691個與分泌蛋白相關基因，並與玉米黑粉菌基因組和玉米絲黑穗基因組中相關基因進行比較和分析；同時證實了信息素基因產物的蛋白表達。開展了溫度對美味黑粉菌多泡囊體形成的影響，超微結構揭示，25℃和30℃交替培養和30℃高溫誘導多泡囊體形成，而30℃和35℃交替培養可誘導大量多泡囊體形成。另外，對新病害茭白鞘腐病進行了研究，用rDNA 16S、gyrB、rpoB、atpD和infB基因進行系統發育分析，結合致病性試驗，揭示鳳梨泛菌（Pantoea ananatis）是病原菌。這為深入研究美味黑粉菌與寄主互作的分子機制建立了堅實基礎。
