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麦类赤霉病(Fusarium head blight,FHB)是危害黑麦(Secalecereale)、大麦(Hordeum vulgare)、小麦(Triticum aestivum)等禾本类作物的一种重要病害,其病原菌为禾谷镰刀菌复合物(Fusarium graminearum complex)。小麦赤霉病不仅会降低籽粒的品质,造成巨大的经济损失,其病原菌在侵染过程中形成的多种真菌毒素,不但危害人畜健康,对食品安全也构成极大威胁。迄今为止,因缺少抗小麦赤霉病的高抗品种,化学防治仍是控制小麦赤霉病流行最有效的方法。70年代初,我国开始使用苯并咪唑类(多菌灵)杀菌剂防治小麦赤霉病,但由于常年单一用药,植株对多菌灵的抗药性增强。因此,新型杀菌剂的研发对小麦赤霉病的持续防控起着至关重要的作用。支链氨基酸(Branched-chain amino acids,BCAAs)包括亮氨酸(leucine),异亮氨酸(isoleucine)和缬氨酸(valine),是哺乳动物所需的必需氨基酸,但支链氨基酸的合成途径只存在于细菌,真菌和植物中,哺乳动物只能从外界获得。因此,支链氨基酸的合成酶途径成为新型安全药剂靶标研究的热点。由LEU2基因编码的异丙基苹果酸脱氢酶(IPMD)是亮氨酸合成途径中一种重要的酶。禾谷镰刀菌全基因组中含有两个同源的LEU2基因(分别命名为FgLEU2A和FgLEU2B),同源性比对结果表明,FgLeu2A和FgLeu2B蛋白的氨基酸序列的同源性为45%。通过靶向基因敲除技术构建FgLEU2A/B基因的敲除突变体,通过互补技术构建FgLEU2A基因的互补突变体,表型测定结果显示,FgLEU2A基因在亮氨酸的合成途径中起到更主要的作用。FgLEU2A基因的敲除突变体(AFgLeu2A-10)和FgLEU2A/B基因的双敲除突变体(AFgLeu2AB-8)表现出亮氨酸营养缺陷,FgLEU2B基因的敲除突变体(AFgLeu2B-2)在形态上与野生型菌株PH-1和互补突变体AFgLeu2A-com8没有明显差别。在营养匮乏没有亮氨酸添加的FGA培养基上,AFgLeu2A-10和AFgLeu2AB-8不能生长,外源添加0.25mM亮氨酸可恢复AFgLeu2A-10的亮氨酸营养缺陷,而△FgLeu2AB-8在外源添加1.25mM亮氨酸条件下才能恢复生长。AFgLeu2A-10和AFgLeu2AB-8在完全培养基PDA上气生菌丝稀疏、生长速率减慢、不产红色素。FgLEU2A基因的缺失还会阻碍分生孢子的产生,外源添加0.25mM亮氨酸能恢复分生孢子形成,但其却不能在2%的蔗糖水中萌发。△FgLeu2A-10和AFgLeu2AB-8对渗透压力和氧化压力的敏感性发生变化,在寄主麦穗和非寄主圣女果上的致病力显著减弱,DON毒素产生量显著降低,△FgLeu2B-2与PH-1和△FgLeu2A-com8相比差异不大。以上实验结果表明,FgLEU2A基因对禾谷镰刀菌的生长发育、毒素合成、致病性等方面都起着至关重要的作用,也是研发新型安全药剂的潜在药靶,FgLEU2B基因对禾谷镰刀菌生长发育、毒素合成、致病性等方面起到的影响并不显著。