玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因StPKS功能分析VIP专享VIP免费

中国农业科学2011,44(8):1603-1609ScientiaAgriculturaSinicadoi:10.3864/j.issn.0578-1752.2011.08.008收稿日期：2010-10-08；接受日期：2010-12-20基金项目：国家自然科学基金项目（30771390）联系方式：张鑫，Tel：0312-7528143；E-mail：xin.641685388@163.com。曹志艳为同等贡献作者，Tel：0312-7528142；E-mail：caoyan208@126.com。通信作者董金皋，Tel：0312-7528266；E-mail：dongjingao@126.com玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因StPKS功能分析张鑫，曹志艳，刘士伟，郭丽媛，董金皋（河北农业大学生命科学学院植物分子病理学实验室河北保定071001）摘要：【目的】利用RNA干扰技术探讨玉米大斑病菌聚酮体合成酶基因StPKS的功能。【方法】将玉米大斑病菌StPKS基因片段连接到pSilent-1载体中，构建StPKS的RNA干扰载体pSilent-StPKS1-2。利用聚乙二醇（PEG）介导的方法将之转入玉米大斑病菌野生型菌株01-23的原生质体中，通过潮霉素筛选得到转化子，采用半定量RT-PCR方法分析转化子中StPKS的表达情况，显微观察转化子与野生型菌丝形态的差异。【结果】本研究构建了StPKSRNA干扰载体并进行了成功转化，经潮霉素抗性筛选和PCR验证最终获得了9个阳性转化子，其中5个转化子菌落颜色变浅。对转化子进行半定量PCR分析发现，5株转化子的StPKS表达量均有所下降；黑色素产量显著降低；菌丝呈不规则状，发生了膨大、变形、分枝等现象。【结论】StPKS在DHN黑色素合成途径中起作用，其表达量下降会减少黑色素的产生。关键词：玉米大斑病菌；聚酮体合成酶基因；DHN黑色素；RNA干扰FunctionalAnalysisofPolyketideSynthaseGeneStPKSinSetosphaeriaturcicaZHANGXin,CAOZhi-yan,LIUShi-wei,GUOLi-yuan,DONGJin-gao(MolecularPlantPathologyLaboratory,CollegeofLifeScience,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding071001,Hebei)Abstract:【Objective】TheobjectiveofthisstudyistodiscussthefunctionofpolyketidesynthasegeneStPKSinSetosphaeriaturcicabyRNAinterferencetechnology.【Method】Thesilentvector,pSilent-StPKS1-2,wasconstructedbyinsertingStPKSfragmentsintoplasmidpSilent-1andtrandformedintoS.turcica01-23protoplastsbyPEG.TransformantswereselectedusinghygromycinandtheexpressionlevelsofStPKSwasanalysisedbysemiquantitativeRT-PCR.Thehypaemorphologyoftransformantsandwidetypewasobservedbymicroscope.【Result】TheRNAivectorwasconstructedandeffectivelytransformed.NinepositivetransformantswerescreenedbyhygromycinandPCR.Fiveofninetransformantsweremelanin-deficient.ResultofsemiquantitativeRT-PCRshowedthatStPKSmRNAwasweaklyexpressedinwhite-colorphenotypes.Melaninproductionwassignificantlydeclined.Thetransformantshypaemorphologywasanomalistic,includingintumescent,anamorphicandramose.【Conclusion】StPKSinvolvedintheDHN-melaninbiosynthesisandmelaninproductionwasreaducedwhenStPKSweaklyexpressed.Keywords:Setosphaeriaturcica;polyketidesynthasegene;DHN-melanin;RNAi0引言【研究意义】玉米大斑病分布广泛，20世纪70年代和80年代前期曾在中国严重发生，后通过抗病育种得到了有效控制。但90年代后期，此病的发生程度又逐年加重，2003—2006年东北地区玉米大斑病连年大发生；2006年以来，西南地区及华北北部也严重发生，一些品种的病情级达到7级和9级，导致局部玉米减产，玉米大斑病又一次成为生产中不可忽视的问题[1-2]。玉米大斑病菌（Setosphaeriaturcica）是引起1604中国农业科学44卷玉米大斑病的丝状病原真菌，该病菌在侵染寄主的过程中能够产生致病毒素（HT-毒素）和DHN黑色素，其中毒素活性的降低和DHN黑色素缺失均会导致病菌致病力下降[3-4]。真菌聚酮体合成酶基因（Polyketidesynthasegene，PKS）的编码产物能催化合成一类具有广泛生物学活性的次级代谢产物，如色素、毒素等，这些代谢产物与微生物抗逆、分生孢子产生、成熟附着胞的形成、分生孢子存活、病菌毒力、致病力等密切相关[5-7]，因此，明确玉米大斑病菌StPK...