论文部分内容阅读
木霉菌(Trichoderma)是重要的土壤习居菌,也是研究和应用最多的植病生防真菌,在植物病害生物防治、土壤环境改良等方面有巨大的应用潜力。近年来,由于铜及含铜化合物被广泛应用于杀菌剂、化学杀虫剂及畜牧食品添加剂等,致使土壤铜含量不断增加,对土壤微生物造成不良影响,引起土壤生态系统失衡和土壤质量下降。研究木霉菌铜耐受及代谢相关机制,对提高防病效果、改善土壤生态环境具有重要意义。笔者实验室前期研究发现,生防菌哈茨木霉(T.harzianum) Th33中存在一种C2H2型转录因子,该基因在铜胁迫下发生差异表达。本研究首先克隆了该转录因子基因片段,基因全长1 446bp,有1个外显子,无内含子,其编码蛋白序列与酵母金属硫蛋白表达激活因子ACE2及其同源蛋白SWI5存在3个较为保守的C2H2锌指结构域,推测thmea1为C2H2型转录因子基因,序列提交NCBI获得GenBank登录号为MF802279。分别构建thmea1基因敲除突变株△thmea1和过表达突变株Othmea1,进行野生菌Th33、△thmea1和Othmea1的铜离子耐受实验,结果显示,在0~2.4mmol/L铜离子浓度下,△thmea1的生长速度显著快于Th33和Othmea1,气生菌丝量略多,且铜离子耐受中浓度(MIC50)为1.92mmol/L,较Th33 (MIC501.70mmol/L)和Othmea1(MIC501.74 mM/L)提高了约12.9%。铜离子吸附实验显示,野生菌和突变株对铜离子的吸附率无显著差异。综上表明thmea1的缺失提高了哈茨木霉对铜离子的耐受性。对野生菌Th33、突变株△thmea1和Othmea1进行了铜代谢相关基因的qRT-PCR分析显示,铜胁迫下,△thmea1中的金属硫蛋白基因(Tha07074)表达水平显著高于Th33和Othmea1,表达量约为Th33的5倍,推测thmea1负调控金属硫蛋白基因的表达。P型-ATP酶基因(Tha08191)在Th33和Othmea1中的表达水平显著高于△thmea1,该转运酶能够协助细胞内铜离子进入高尔基体分泌系统,暗示thmea1的缺失可能会影响铜离子的胞外释放过程。对野生菌Th33和敲除突变株△thmea1进行了0.8mmol/L铜离子处理下的转录组测序,显示在铜胁迫下,核糖体蛋白合成相关基因、逆境修复功能类热激蛋白相关基因及泛素蛋白相关基因在△thmea1中发生上调表达,推测thmea1可能具有调控功能性蛋白质再生循环的作用,其调控机制有待进一步研究。