中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (15): 3020-3035.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.15.007
杨文娟1,2(), 高嘉诚1, 王艳婷1, 李妍1, 郭铭1,2, 汪军成1,2, 孟亚雄1,2, 王化俊1,2, 司二静1,2,*(
)
收稿日期:
2025-05-14
接受日期:
2025-06-25
出版日期:
2025-08-01
发布日期:
2025-07-30
通信作者:
联系方式:
杨文娟,E-mail:2090327400@qq.com。
基金资助:
YANG WenJuan1,2(), GAO JiaCheng1, WANG YanTing1, LI Yan1, GUO Ming1,2, WANG JunCheng1,2, MENG YaXiong1,2, WANG HuaJun1,2, SI ErJing1,2,*(
)
Received:
2025-05-14
Accepted:
2025-06-25
Published:
2025-08-01
Online:
2025-07-30
摘要:
【目的】 大麦条纹病是由大麦条纹病菌(Pyrenophora graminea)引起的重大农业病害,严重影响大麦的产量和品质。条纹病菌侵染寄主过程中分泌多种效应蛋白调控植物防御系统,增强其致病力。明确条纹病菌效应蛋白Pg00778的功能及作用机理,为条纹病菌致病机制研究提供理论参考。【方法】 基于本课题组前期测序的大麦条纹病强致病力菌株QWC基因组数据,结合大麦条纹病菌与高感大麦互作的转录组分析结果得到一个候选效应蛋白Pg00778。以大麦条纹病菌野生株QWC为试材克隆Pg00778,并分析其序列特征,使用MEGA11.0构建大麦条纹病菌与其他病原菌蛋白的系统发育树。在本氏烟叶片细胞中瞬时表达验证Pg00778的毒性功能,运用烟草亚细胞定位试验研究Pg00778蛋白的表达位置。采用CaCl2-PEG4000介导的原生质体转化法获得Pg00778基因干扰突变菌株及过表达转化菌株,通过菌株营养生长和致病力测定,对Pg00778在大麦条纹病菌侵染大麦中的功能进行分析。【结果】 Pg00778不含信号肽、无跨膜区域且无已知的功能结构域,属于非经典的效应蛋白;系统发育分析表明Pg00778与小麦黄斑叶枯病菌(XM_066107220.1)进化关系最近;在本氏烟叶片中瞬时表达Pg00778既不能诱导细胞坏死,也不能抑制由BAX引起的细胞坏死;Pg00778主要定位于细胞核、细胞膜和细胞质;与野生株相比,Pg00778-RNAi突变株基因相对表达量分别降低41.6%和54.0%,Pg00778-OE转化株基因相对表达量分别升高290.0%、397.4%和263.7%;干扰Pg00778导致大麦条纹病菌的生长速率显著降低21.4%—30.1%,侵染大麦后叶片叶绿素相对含量升高34.1%—39.1%;Pg00778-OE转化株菌落生长速率较野生株明显加快7.3%—12.6%,侵染大麦叶片后叶绿素相对含量较野生组显著降低20.0%—23.0%;菌丝显微形态并无明显差别;致病力检测发现Pg00778-RNAi突变株发病率较野生株分别下降51.5%和49.0%,Pg00778-OE转化株发病率分别升高19.0%、20.3%和21.2%;菌株侵染大麦后,与野生型植株相比,Pg00778-OE转化株侵染植株叶片中的条纹病症状更加严重,台盼蓝染色更深、更蓝,活性氧的积累量显著增加;Pg00778-RNAi突变株侵染叶片条纹症状明显减少,细胞膜较完整,活性氧的积累量显著降低。【结论】 效应蛋白Pg00778正调控大麦条纹病菌的致病力,是影响大麦条纹病菌侵染寄主的重要效应蛋白。
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图5
Pg00778干扰突变株和过表达转化株的潮霉素抗性PCR验证 A:干扰突变株潮霉素验证Hygromycin verification of RNAi mutants。M:DL 2000 bp DNA Marker;1、2:干扰突变株Pg00778-RNAi-3、Pg00778-RNAi-7 The RNAi mutants Pg00778-RNAi-3, Pg00778-RNAi-7;3:pSilent-1空载体The pSilent-1 empty vector。B:过表达转化株潮霉素验证Hygromycin verification of overexpression transformants。M:DL 2000 bp DNA Marker;1—3:过表达转化株Pg00778-OE-D、Pg00778-OE-E和Pg00778-OE-I The overexpressed transformants Pg00778-OE-D, Pg00778-OE-E and Pg00778-OE-I;4:空载体pBARGPE1-Hyg The pBARGPE1-Hyg empty vector"
图7
Pg00778干扰突变株和过表达转化株的菌落形态和生长速率 A:PDA培养基上接菌7 d的野生株QWC、干扰突变株Pg00778-RNAi和过表达转化株Pg00778-OE的菌落形态特征及各菌株的菌丝显微结构观察Colony morphology characteristics and microstructures of wild-type strain QWC, interference mutant strains Pg00778-RNAi and overexpressed transformants Pg00778-OE cultured in PDA medium for 7 days were observed;B:各菌株生长速率The growth rate of each strain;C:各菌株菌落直径Colony diameter of each strain"
图9
Pg00778干扰突变株及过表达转化株对大麦的致病力 A:各菌株侵染20 d后感病大麦的盆栽症状The potted symptoms of diseased barley plants infected with each strain at 20 dpi;B:各菌株侵染20 d后对感病大麦发病叶片台盼蓝和二氨基联苯胺染色情况Trypan blue staining and diaminobenzidine (DAB) staining of diseased barley leaves infected with each strain at 20 dpi;C:各菌株侵染20 d后感病大麦叶片的叶绿素相对含量Relative chlorophyll content of barley leaves infected with each strain at 20 dpi;D:各菌株侵染20 d后感病大麦叶片的病斑长度Lesion length of barley leaves infected with each strain at 20 dpi"
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