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由担子菌门的甘蔗鞭黑粉菌（Sporisorium scitamineum）引起的甘蔗黑穗病在我国乃至世界范围内对甘蔗产业影响巨大,研究甘蔗鞭黑粉菌的分子生物学特性可为明确致病机制、制定防控策略等提供理论依据。为此,本论文对甘蔗鞭黑粉菌法尼酸转移酶β亚基Ram1和性信息素前体、小G蛋白Ras1和Ras2以及参与调控细胞壁完整性通路上的蛋白激酶C Pkc1、MEKK Bck1、MEK Mkk1和MAPK Slt2进行功能分析,获得了以下主要结果:1.根据酿酒酵母编码性信息素前体翻译后修饰蛋白的氨基酸序列,在甘蔗鞭黑粉菌基因组中进行同源性比对,找到RAM1、STE24、RCE1、STE14、AXL1和STE6的同源基因。采用split marker基因敲除法,通过PEG介导的原生质体同源重组转化对以上6个基因和性信息素前体基因MFA1进行了单基因敲除。经有性配合表型测试,发现其中的编码法尼酸转移酶β亚基RAM1缺失突变体ram1（35）和编码性信息素前体MFA1缺失突变体mfa1（35）有性配合能力明显减弱。2.通过构建担子菌门和子囊菌门部分真菌的Ram1的氨基酸序列系统发育树,发现甘蔗鞭黑粉菌Ram1的氨基酸序列与其它黑粉菌的同源性较高,且具有1个保守的异戊二烯转移酶和角鲨烯氧化酶重复功能域。对ram1（35）进行基因互补,该互补体恢复了野生型有性配合表型。q RT-PCR分析结果显示在ram1（35）中调控有性配合和菌丝形成的转录因子编码基因PRF1显著下调。致病力测定发现ram1（35）的致病力显著减弱。对mfa1（35）进行基因互补,该突变体的有性配合能力恢复。体外添加法尼基修饰的人工合成性信息素,mfa1（35）有性配合恢复,但ram1（35）仅部分恢复,而添加未经法尼基修饰的人工合成性信息素均不能恢复mfa1（35）和ram1（35）的有性配合能力。抗逆境胁迫测定显示仅ram1（35）对细胞壁胁迫因子刚果红耐受性增加,mfa1（35）对逆境胁迫的表型与野生型无异。3.根据酿酒酵母RAS基因的核苷酸序列在甘蔗鞭黑粉菌基因组中比对,筛选到了RAS1和RAS2,二者所编码的氨基酸序列均存在一个RAS superfamily功能域。对该两个RAS基因进行了单敲除和基因互补,表型分析发现ras1Δ和ras2Δ有性配合能力减弱,在互补突变体中得到恢复。q RT-PCR分析发现ras1Δ和ras2Δ中MFA1、PRA1和PRF1的表达量显著下调。通过荧光定位试验,Ras1和Ras2均定位在细胞膜上,而在ram1Δ中Ras1和Ras2的定位却分散在细胞质中。非法尼基修饰的Ras定位在细胞质中,其突变体有性配合减弱。4.液体培养生长速率测定发现ras1Δ生长减慢,显微观察则见其菌体变短且粗,而ras2Δ生长速率及菌体形态同于野生型;但两个突变体与等量的相对交配型的野生型混合接种甘蔗3天,在接种部位的生物量均显著降低。ras1Δ与ras2Δ的细胞壁抗逆性测试和甘露糖与几丁质等细胞壁成分染色结果表明,ras1Δ对细胞壁干扰因子刚果红和荧光增白剂耐受能力下降、甘露糖含量显著减少、几丁质的含量显著提高,ras2Δ则仅是对细胞壁干扰因子刚果红和荧光增白剂耐受能力下降。在ras1Δ,ras2Δ与ram1Δ经刚果红胁迫的菌体胞内海藻糖含量比较中,ras1Δ和ras2Δ胞内海藻糖含量并未有显著变化,而ram1Δ如同野生型,通过降低细胞内海藻糖抵抗胁迫。透射电镜结果表明,ras1Δ、ras2Δ和ram1Δ以及野生型不存在细胞壁超微结构的差异。5.q RT-PCR检测参与细胞壁胁迫响应的11个基因的相对表达量,发现细胞壁完整性通路上的核心酶激酶编码基因PKC1、BCK1与SLT2的相对表达量在ram1Δ被刚果红处理时显著上调,而ras1Δ和ras2Δ中BCK1、MKK1显著下调。通过用ELISA法检测MAPK Slt2总蛋白和磷酸化蛋白含量,结果表明ras1Δ和ras2Δ在刚果红胁迫下MAPK Slt2总蛋白减少,而ram1Δ的Slt2磷酸化蛋白减少。6.为了验证经刚果红胁迫下在ram1Δ、ras1Δ和ras2Δ中显著变化的基因是否参与细胞壁胁迫的响应,通过基因敲除与互补,获得了pkc1Δ、bck1Δ、mkk1Δ及slt2Δ的单基因突变体和互补突变体。表型分析发现pkc1Δ、bck1Δ、mkk1Δ及slt2Δ有性配合能力不变,只有pkc1Δ的生长速率显著变慢。抗逆性测试和甘露糖与几丁质染色发现pkc1Δ、bck1Δ、mkk1Δ及slt2Δ基因缺失突变体对细胞壁胁迫刚果红和荧光增白剂比野生型敏感,且甘露糖的含量显著下降,仅pkc1Δ胞壁中几丁质含量显著上升。根据以上结果,基于异戊二烯化酶对蛋白的修饰作用和小G蛋白对信号的传导作用,初步明确甘蔗鞭黑粉菌法尼酸转移酶Ram1和Ras蛋白对有性配合是必要的、以及法尼酸转移酶Ram1和Ras蛋白对细胞壁完整性通路的相反的调节作用;推测甘蔗鞭黑粉菌中存在与Ras功能不同的未知异戊二烯化底物,该底物参与有性配合和细胞壁完整性胁迫的响应。