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菌丝融合(hyphal fusion)是丝状真菌在生长过程中发生的一种普遍现象,菌丝的融合使得菌丝之间形成网状,更利于营养的吸收和互相生长。目前,丝状真菌的菌丝融合机制主要集中在对模式真菌粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)中。捕食线虫真菌寡孢节丛孢(Arthrobotrys oligospora)是研究捕食线虫真菌和线虫相互作用的一个模式菌株,该真菌可以产生捕食器官(三维菌网)捕食线虫。电镜下,三维菌网是由若干个环发生菌丝融合连接而形成的立体的结构。因此,研究该菌在三维菌网形成过程中的菌丝融合机制,不仅有助于了解捕食线虫真菌捕食器官形成的分子机制,也能将对菌丝融合机制的研究拓展到除粗糙脉孢菌以外的其他真菌中。本研究以寡孢节丛孢作为出发菌株,选取了5个参与菌丝融合基因(Aopp-1、Aomak-2、Aoham-2、Aoso、Aoncr-1)进行功能研究。 主要研究结果如下: 1.利用同源重组的方法,成功构建了五个与菌丝融合相关的基因的敲除载体,这五个基因分别是在MAPK信号通路上的基因AOL_s00110g154(Aomak-2)、AOL_s00215g687(Aonrc-1)和AOL_s00079g294(Aopp-1),以及一个编码跨膜蛋白的基因AOL_s00076g358(Aoham-2)和一个含有ww特殊结构域调控蛋白的基因AOL_s00076g148(Aoso)。 2.成功敲除基因Aopp-1,对突变菌株和原始菌株的表型和生理生化进行了比较分析,结果发现突变型的菌株比野生型的生长慢,对潮霉素有抗性且保持稳定,产孢能力下降,但孢子形态无明显变化,突变型菌落菌丝边缘没有野生型的规则,菌丝中横隔膜数和细胞核数目增多,产捕食器官和杀线虫能力下降,同时发现突变型菌落菌丝出现分层的现象,产生的捕食器多出现在菌丝边缘等。 3.对基因Aopp-1进行的蛋白序列分析及结构预测,通过荧光定量PCR分析了可能与基因Aopp-1调控有关的15个基因的表达情况,结果发现15个基因的表达量在野生型菌株和敲除菌株中都随着诱导时间的不同而发生变化。本研究还发现三个曾经报道的参与菌丝融合的关键基因[AOL_s00076g358(ham-2)、AOL_s00080g286(hex1)、AOL-S00076g148(so)]不论是在敲除菌株还是野生型菌株中均在线虫诱导的第12小时,也就是捕食器官形成的初期,表达量较其他4个时间点明显上调,说明该基因可能在捕食器官形成过程中发挥一定作用。本研究为了解Aopp-1基因在寡孢节丛孢中的功能提供了信息,也为进一步揭示寡孢节丛孢捕食器官形成过程中菌丝融合的分子机制研究奠定基础。 本文主要创新点为: 1.本文首次在寡孢节丛孢中研究与菌丝融合相关基因的功能,并成功构建了五个基因的敲除载体。 2.成功敲除位于MAPK信号通路下游的一个转录因子Aopp-1,对突变菌株和野生菌株的生长速率、菌落形态、产孢和孢子形态、产捕食器官能力、侵染线虫能力等表型和生理生化特征进行了较为系统的比较。 3.通过荧光定量PCR分析了部分与基因Aopp-1调控相关的基因在野生型和突变型菌株中经线虫诱导不同时间点的表达情况,证明这些基因可能与Aopp-1相互作用,在寡孢节丛孢捕食器官形成及菌丝融合过程中发挥作用。