蝗绿僵菌MaVeA基因功能研究

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昆虫病原真菌作为重要的杀虫真菌,近几十年来,其在基础和应用研究方面取得了巨大突破,促进了其产业的迅猛发展。迄今,国际上已登记注册杀虫真菌农药近200多种,然而生产成本高、防效不稳定等因素制约了其广泛应用。蝗绿僵菌(Metarhizium acridum)作为一种环境友好型的杀虫剂,研究其产孢和致病机制,对促进其广泛应用具有积极作用。  真菌的产孢受到多个基因的调控,VeA(sexual development activator)是一个在产孢过程中行使反馈功能的重要基因,其在构巢曲霉中调控无性和有性的转换。在蝗绿僵菌中发现了一个与该基因高度同源的基因,将其命名为MaVeA,其在昆虫病原菌中的功能尚不清楚。本研究以东亚飞蝗(Locusta migratoria)和蝗绿僵菌(Metarhizium acridum)为实验材料,进一步研究MaVeA基因在蝗绿僵菌生长、产孢及致病中的生物学功能;初步探讨该基因在产孢调控和致病侵染中的机制。主要获得以下实验结果:  ①MaVeA的敲除和回复  利用同源重组的方法构建了敲除载体,PCR筛选和Southern杂交验证获得MaVeA敲除菌株和回复菌株。  ②MaVeA对蝗绿僵菌生长发育和抗逆的影响  敲除MaVeA后,蝗绿僵菌萌发速度提前,菌落减小,菌丝减少,产孢量降低;MaVeA缺失后,蝗绿僵菌对湿热的耐受性没有显著性变化,而对紫外的耐受性显著降低。  ③MaVeA与产孢通路基因的关系  各产孢基因(MaflbA、MaflbB、MaflbC、MabrlA、MafadA和MaFluG)在敲除菌株MaVeA中的表达量与野生型WT相比均有显著性升高,MaVeA负调控产孢基因的表达。  ④MaVeA导致了色素的变化  当菌株在1/4SDAY时,ΔMaVeA菌株孢子呈现黄色,而WT和CP呈现绿色,这说明ΔMaVeA可能导致了色素的变化。而在CM培养基上ΔMaVeA与WT、CP呈现一致的颜色,这说明某种或某几种元素可能和色素的形成有一定关系。  ⑤MaVeA的缺失导致蝗绿僵菌毒力降低  体表点滴实验中敲除菌株与野生型、回复菌株相比毒力下降,并且蝗虫血液中虫菌体数量显著减少;注射实验中敲除与野生型菌株、回复相比毒力无显著差异。因此,推测MaVeA主要通过体壁侵染过程影响蝗绿僵菌毒力的。  ⑥蝗绿僵菌毒力降低的原因  敲除菌株疏水性降低,附着胞形成率下降,膨压塌陷率增高,导致致病性减弱。  由此可见,MaVeA基因在产孢和致病力方面都发挥着重要作用。本研究为探讨昆虫病原真菌产孢调控和致病侵染的机制提供理论依据,对充分挖掘其潜在的生物防治能力,具有非常重要的理论意义和实际应用价值。
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