罗伯茨绿僵菌小柱孢酮脱水酶基因的功能研究

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农业害虫的防治始终是人们亟待解决的难题,目前微生物农药以生物防治生物且具有安全,无污染等特点,而受到人们越来越多的关注。在微生物农药中,以昆虫病原真菌为主的杀虫剂在害虫生物防治中起重要作用,昆虫病原真菌的研究也日益成为人们的研究热点。罗伯茨绿僵菌(Metarhizium robertsii)作为虫生真菌的模式生物,在虫生真菌的代谢调控,致病机理等研究中起着重要的作用。DHN(1,8-dihydroxynaphthalene)黑色素合成途径存在于大部分真菌中,且与真菌的致病力,抵御不利条件有着密切的关系,其中小柱孢酮脱水酶(SCD,scytalone dehydratase)基因是DHN黑色素合成途径中的一个关键基因。前期研究表明绿僵菌中可能不存在DHN黑色素合成途径,且关于绿僵菌中的色素合成途径仍需要进一步的研究。  本研究以绿僵菌为研究对象,通过NCBI查找得到绿僵菌的SCD基因序列,及其上下游基因序列,设计合适的引物,通过酶切连接构建重组质粒,将重组质粒导入农杆菌,利用农杆菌介导的同源转化机制,获得SCD阳性敲除株及相应的回补株;最后通过比较敲除株与野生型之间的表型差异,分析SCD基因的功能。具体研究结果如下:  (1)通过NCBI查找得到罗伯茨绿僵菌的SCD基因序列,及其上下游基因序列,得到相应的重组质粒。  (2)利用农杆菌介导的基因敲除方法获得SCD的敲除突变株;同时用相同的方法,获得敲除株的回补株。  (3)对野生型,敲除株,回补株进行相关的生物学特性实验,比较分析敲除株与野生型,回补株之间的表型差异,结果发现:  1)与野生型罗伯茨绿僵菌相比,SCD敲除株菌落边缘圆滑规则,菌丝向四周呈现放射状,菌落颜色和菌落大小也未发生改变,特别是在在PDA上生长的菌落孢子均呈现墨绿色,再次证明罗伯茨绿僵菌中不存在DHN黑色素合成途径。  2)将野生型,敲除株,回补株分别接于PDA,SDAY,1/4SDAY培养基上,测量其生长直径。与野生型和回补株绿僵菌相比,SCD敲除株在PDA,SDAY,1/4SDAY培养基上的生长速率均未发生变化。  3)将野生型,敲除株,回补株的孢悬液分别等量接种于PDA培养基上,培养12d后计算其孢子数。与野生型和回补株绿僵菌相比,SCD敲除株在PDA培养基上的产孢量有了明显的下降趋势。  4)将野生型,敲除株,回补株的孢悬液点接于分别加有甲萘醌、刚果红、多菌灵、氯化钠、十二烷基硫酸钠、双氧水的PDA培养基中,观察记录其生长情况。结果表明SCD基因与罗伯茨绿僵菌的抗杀菌剂能力,抗氧化能力以及抗高渗能力无关,并且不参与罗伯茨绿僵菌细胞壁的相关合成。  5)将野生型,敲除株,回补株的孢子置于紫外灯下照射后,补足萌发液保湿培养,26h后观察其萌发情况。与野生型罗伯茨绿僵菌相比,SCD敲除株对紫外的耐受能力有了明显的下降趋势。  6)将玉米虫分别浸泡在野生型,敲除株,回补株的孢悬液中,之后于25℃饲养,观察绿僵菌对玉米虫的侵染情况。与野生型罗伯茨绿僵菌相比,SCD敲除株对玉米虫的侵染能力没有发生变化。  从分子水平再次证明SCD基因不参与绿僵菌色素的合成,为绿僵菌不存在DHN黑色素合成途径提供实验支持,同时分析了SCD基因在绿僵菌中的功能,为更好的将绿僵菌用于生物防治和今后研究绿僵菌的色素合成途径提供一定的理论依据。
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