【摘 要】
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农林害虫灾害是一种世界范围内的生物性灾害,对农林业危害极大。人们长时间使用化学农药进行害虫防治业已导致“3R”(residue,resistence,resurgence)问题,因此环境友好型的
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农林害虫灾害是一种世界范围内的生物性灾害,对农林业危害极大。人们长时间使用化学农药进行害虫防治业已导致“3R”(residue,resistence,resurgence)问题,因此环境友好型的生物农药研发逐渐受到人们青睐。昆虫病原真菌是自然界中控制害虫种群和数量的主要因素,是重要的生防资源。蝗绿僵菌(Metarhizium acridum)已经作为生物农药广泛用于蝗虫防治,同时也是研究致病菌-宿主相互作用关系的模式生物。昆虫病原真菌采用直接穿透昆虫体壁的方式致死昆虫,其侵染结构附着胞的形成和昆虫体壁的穿透在侵染致病过程中发挥极其重要的作用。病原真菌附着胞的形成与宿主体壁的穿透过程是一个相对保守的过程,但分子机制迄今还不甚明确。在植物病原真菌中,附着胞形成或穿透过程的调控主要通过PMK1(pathogen mitogen-activated protein kinase)激活Ste12转录因子蛋白,调控下游蛋白表达而实现的。但该蛋白在昆虫病原真菌中尚无研究。本研究以蝗绿僵菌和东亚飞蝗为研究材料,达到如下研究目标:一是明确MaSte12基因在蝗绿僵菌生长、抗逆与致病过程中的生物学功能;二是使用数字表达谱技术探讨MaSte12基因影响蝗绿僵菌侵染结构形成与功能的分子机制。研究者利用基因组序列信息,扩增得到编码702个氨基酸的MaSte12基因cDNA全长,序列比对发现MaSte12蛋白拥有Ste12蛋白共有的保守结构域:1个STE结构域和2个Zn_C2H2锌指结构域;通过基因敲除和回复的策略研究该基因在蝗绿僵菌生长、抗逆以及侵染致病过程中的作用;研究表明,MaSte12基因影响蝗绿僵菌孢子萌发,但不影响产孢量以及孢子抗逆性;MaSte12基因主要通过影响附着胞分化形成,从而影响蝗绿僵菌的侵染致病能力;而使用附着胞形成时期RNA进行数字表达谱测序发现,MaSte12基因主要是通过调控体表信号识别、信号传导、疏水蛋白表达、各种脂肪酸代谢、糖类代谢、细胞壁重塑酶表达以及蝗虫体壁降解酶类表达来实现对蝗绿僵菌附着胞分化和穿透的控制。本文为揭示病原真菌侵染致病机制提供理论依据,同时也为提高真菌农药生防潜力提供大量基因资源。
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