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产孢是丝状真菌繁殖和适应环境的重要过程,大多数真菌有两种产孢方式:正常产孢和微循环产孢。温度、营养、pH等多种条件可以引起产孢方式发生变化,其中营养是最为普遍的影响因素之一。但是,营养调控产孢方式转变的分子机制还不清楚。因此,筛选与产孢模式转变相关的基因以及不同营养物质调控产孢模式转变的相关基因对于阐明产孢转变的分子机制、提高产孢量具有重要意义。 采用数字基因表达谱测序的方法,分析改变培养基营养成分引起昆虫病原真菌“绿僵菌(Metarhizium acridum)”产孢方式变化过程中基因转录本的变化,得到了产孢模式转变的相关文库;通过差减比对分析,获得了1,040个产孢模式转变相关基因。其中,有137个基因参与正常产孢过程,436个基因参与微循环产孢过程,83个基因参与碳源对产孢模式转换机制的调控过程,216个基因参与氮源对产孢模式转换机制的调控过程,168个基因参与磷源对产孢模式转换的机制的调控过程。对差异表达基因的功能分析表明:不同的营养物质通过调节细胞生长、细胞增殖、营养物质的吸收与转运过程相关的基因和途径,实现对绿僵菌产孢方式转变的调控。利用基因敲除和基因回复的方法对产孢模式相关基因 pp5基因(一种丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶基因)的功能研究发现:pp5基因对绿僵菌的产孢量、抗湿热能力、抗紫外能力起负调控作用,对孢子的形态均一性起正调控作用,对绿僵菌的毒力没有显著影响。研究成果为阐明丝状真菌产孢模式转变的分子机制奠定坚实的基础。 主要研究结果如下: ①培养基中的单一营养物质变化(C、N、P)可以改变绿僵菌的产孢方式; ②573个基因在绿僵菌产孢方式变化中转录水平发生明显变化。其中,137个基因在正常产孢方式上调表达,436个基因在微循环产孢方式上调表达; ③467个基因与不同的营养物质对产孢方式转变的调控相关。其中,83个基因与碳源对产孢方式转变的调控相关,216个基因与氮源对产孢方式转变的相关,168个基因与磷源对产孢方式转变的调控相关; ④随机选取217个在微循环产孢时期上调表达的基因进行验证,有142个基因上调表达,这些上调表达基因参与细胞生长、增殖、循环等过程; ⑤ pp5基因负调控绿僵菌产孢量、抗湿热能力、抗紫外能力; ⑥ pp5基因正调控绿僵菌的孢子形态大小的均一性; ⑦ pp5基因对绿僵菌的毒力没有显著性影响。