【摘 要】
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疫霉菌(Phytophthora)是一类重要的植物病原菌,在分类上属于卵菌而非真菌。卵菌营养体为二倍体,其自身发生同源重组的概率极低,因此广泛应用于真菌中的基因敲除技术无法有效应用于卵菌。长期以来,卵菌的基因功能研究受限于低效率的遗传转化系统而进展较慢,亟待开发新的基因研究平台。近年来,CRISPR/Cas9技术发展迅速,为定向编辑卵菌基因组提供了新的解决方案。该系统能够稳定将卵菌基因组中的靶标基
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疫霉菌(Phytophthora)是一类重要的植物病原菌,在分类上属于卵菌而非真菌。卵菌营养体为二倍体,其自身发生同源重组的概率极低,因此广泛应用于真菌中的基因敲除技术无法有效应用于卵菌。长期以来,卵菌的基因功能研究受限于低效率的遗传转化系统而进展较慢,亟待开发新的基因研究平台。近年来,CRISPR/Cas9技术发展迅速,为定向编辑卵菌基因组提供了新的解决方案。该系统能够稳定将卵菌基因组中的靶标基因敲除,被广泛应用于卵菌基因组编辑。然而,目前用于卵菌遗传转化实验的筛选标记非常有限,主要利用新霉素磷酸转移酶(NPT II)赋予卵菌对遗传霉素(G418)抗性。若对含有NPT II基因的转化子再次进行基因回补或基因敲除,就需使用新的筛选标记。因此,在卵菌研究中至今未能开发出类似真菌的高效基因编辑体系,极大地限制了卵菌的研究。现阶段,开发新型卵菌转化筛选标记基因,通过基因回补实现卵菌遗传操作的多样性,是卵菌基因功能研究的迫切需求。在酵母等模式物种研究中使用的诺尔丝菌素(NTC)可通过抑制蛋白质合成从而抑制真核生物生长。本研究发现,诺尔丝菌素可以有效抑制大豆疫霉生长,推测能够应用于卵菌转化子筛选。本研究构建了以Nat1基因为基础的卵菌遗传转化载体,成功借助诺尔丝菌素筛选获得转化子。对转化子进一步分析发现,Nat1基因能够赋予大豆疫霉对诺尔丝菌素的抗性,对疫霉菌自身生长发育没有影响。RxLR类效应子是疫霉菌的外泌蛋白,理论上敲除外泌蛋白不会对菌株生长发育造成负面影响。因此,借助CRISPR/Cas9技术与Nat1基因编辑RxLR类效应子编码基因,能够检测该系统是否影响疫霉菌生长发育。本研究中,对大豆疫霉菌RxLR效应子编码基因PsAvh109进行基因敲除和基因回补。经过实验证明,筛选标记基因Nat1及CRISPR/Cas9技术对于疫霉菌生长发育没有影响。为充分验证这一结论,以大豆疫霉菌RxLR效应子编码基因PsAvh31为研究对象进行重复实验,得到相同结论。本研究成功将Nat1作为筛选标记基因应用于卵菌遗传转化实验,丰富了卵菌的遗传操作手段,完善了卵菌遗传转化体系,为未来深入研究卵菌基因功能提供了技术支撑。
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