中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (16): 3110-3223.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.16.006
邹金鹏1,2(), 岳浩峰2, 李海笑1,2, 刘峥3, 刘宁1,2(
), 曹志艳1,2(
), 董金皋1,2
收稿日期:
2023-05-11
接受日期:
2023-06-06
出版日期:
2023-08-16
发布日期:
2023-08-18
通信作者:
联系方式:
邹金鹏,E-mail:17338233032@163.com。
基金资助:
ZOU JinPeng1,2(), YUE HaoFeng2, LI HaiXiao1,2, LIU Zheng3, LIU Ning1,2(
), CAO ZhiYan1,2(
), DONG JinGao1,2
Received:
2023-05-11
Accepted:
2023-06-06
Published:
2023-08-16
Online:
2023-08-18
摘要:
【背景】漆酶作为多酚氧化酶,在真菌生长发育及次级代谢等多方面发挥重要的作用。玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)基因组中含有多个漆酶基因,其中StLAC2和StLAC6对玉米大斑病菌生长发育及致病性具有差异的影响。【目的】明确StLAC2和StLAC6对玉米大斑病菌的差异作用机制,挖掘差异代谢物,为开发新的杀菌剂及病害防控新策略提供靶点。【方法】利用无缝克隆的方法将StLAC6和pHZ100-GFP质粒连接,构建StLAC6的回补表达载体。利用PEG介导的原生质体转化法,将构建好的载体转入到StLAC6基因缺失突变体的原生质体中,并利用PCR、RT-qPCR和GFP荧光验证,对所获得的阳性转化子进行鉴定,成功构建StLAC6回补菌株,并分析敲除及回补StLAC2和StLAC6对玉米大斑病菌胞内外黑色素合成及抗氧化性的影响。以野生型、StLAC2和StLAC6基因敲除突变体为试验材料,利用非靶向代谢组学分析其差异代谢物,并利用KEGG分析StLAC2和StLAC6差异作用的机制。【结果】StLAC2和StLAC6对病菌菌丝内和分泌到培养基中的黑色素合成具有差异影响,且StLAC2影响病菌的抗氧化性。代谢组分析发现与玉米大斑病菌野生型菌株相比,敲除StLAC2后无论菌丝中或分泌到培养基中的差异代谢物数量更多,KEGG分析发现差异代谢物主要为脂类尤其是磷脂,StLAC2的缺失造成多种黄酮多酚类代谢物下调。而1,8-二羟基萘型黑色素合成途径的中间代谢物小柱孢酮和柱孢酮含量在ΔStLAC2中显著增加,在ΔStLAC6中显著降低。【结论】StLAC2参与黑色素的聚合,StLAC6负调控玉米大斑病菌黑色素合成,StLAC2和StLAC6差异影响玉米大斑病菌中脂类代谢物和黑色素合成途径的中间代谢物,StLAC2缺失造成多种黄酮多酚类代谢物下调,导致抗氧化性降低。
邹金鹏, 岳浩峰, 李海笑, 刘峥, 刘宁, 曹志艳, 董金皋. 基于非靶向代谢组学分析StLAC2和StLAC6差异影响玉米大斑病菌的机制[J]. 中国农业科学, 2023, 56(16): 3110-3223.
ZOU JinPeng, YUE HaoFeng, LI HaiXiao, LIU Zheng, LIU Ning, CAO ZhiYan, DONG JinGao. Mechanism of StLAC2 and StLAC6 Differentially Affecting Setosphaeria turcica Based on Non-Targeted Metabonomics Analysis[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(16): 3110-3223.
表1
试验中所用引物"
引物名称 Primer name | 引物序列 Primer sequence (5′-3′) |
---|---|
StLAC6-F | CCACCGCGGTGGCGGCCGCTCTAGAATGGTCTTTTCCATCTCAAG |
StLAC6-R | CGCCCTTGCTCACCCTATCGAATTCCCGACGCAGTCCAGAGTCGC |
GFP-F | GCGGCCGCCATGAGTAAAGGAGAAGAACT |
GFP-R | GAATTCTGTATAGTTCATCCATGCCA |
RT-StLAC6-F | TTACCGACGCAGTCCAGAGTCGC |
RT-StLAC6-R | ATGGTCTTTTCCATCTCAAGGGTAG |
β-tubulin-F | GCGTTTCCCTGGTCAGCTTA |
β-tubulin-R | GGGAAGGGCACCATGTTG |
图1
转化子的PCR、RT-qPCR和荧光验证 A:转化子PCR验证PCR identification of the transformant。M:DL2000 DNA Marker;1:StLAC6回补转化子StLAC6 revertant;2:GFP;3:pHZ100-StLAC6;4:WT。B:转化子的RT-qPCR验证RT-qPCR identification of the transformant。C:荧光场与明场下观察转化子成熟菌丝The mature hyphae of transformant were observed in fluorescence field and bright field。a、c:WT菌丝Hyphae of the WT;b、d:C.ΔStLAC6菌丝Hyphae of the C.ΔStLAC6;a、b:明场Bright field;c、d:荧光场Fluorescence field"
图6
各菌株差异代谢物火山图 A:ΔStLAC2菌丝内差异代谢物ΔStLAC2 differential metabolites in mycelium;B:ΔStLAC6菌丝内差异代谢物ΔStLAC6 differential metabolites in mycelium;C:ΔStLAC2分泌到培养基差异代谢物ΔStLAC2 differential metabolites secreted into the culture medium;D:ΔStLAC6分泌到培养基差异代谢物ΔStLAC6 differential metabolites secreted into the culture medium。图8同The same as Fig. 8"
表2
主要影响的脂类差异代谢物"
分类 Classification | 化合物 Compound | ΔStLAC2 vs WT | ΔStLAC6 vs WT | ||
---|---|---|---|---|---|
FC | P value | FC | P value | ||
二酰甘油 Diacylglycerol | CDP-DG (16:0/18:1(11Z)) | 0.9652 | 1.59E-05 | 1.6565 | 6.37E-05 |
CDP-DG (16:0/18:2(9Z,12Z)) | 0.9751 | 3.32E-05 | 1.8412 | 8.23E-05 | |
CDP-DG (18:1(11Z)/18:1(11Z)) | 0.8606 | 4.48E-03 | 1.9461 | 4.49E-02 | |
鞘磷脂 Sphingolipid | C17 sphingosine-1-phosphocholine | 1.5874 | 1.64E-05 | 1.0236 | 8.45E-02 |
Sphingosine 1-phosphate | 1.5328 | 3.53E-06 | 0.9084 | 9.29E-06 | |
磷脂酰胆碱 Phosphatidyl cholines (PC and LysoPC) | PC (17:1/0:0) | 2.6534 | 0.000814 | 1.0452 | 4.66E-03 |
PC (18:0/0:0) | 1.9638 | 3.42E-03 | 1.0620 | 0.000339 | |
PC (16:1(9Z)/20:4(8Z,11Z,14Z,17Z)) | 1.1043 | 5.33E-06 | 0.2862 | 8.27E-05 | |
PC (14:0/22:5(7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)) | 0.9632 | 1.52E-05 | 0.3511 | 2.23E-05 | |
磷脂酰甘油 Phosphatidyl glycerol (PG) | PG (16:0/0:0)[U] | 2.4214 | 4.96E-05 | 1.1026 | 1.45E-03 |
PG (18:0/0:0)[U] | 1.5639 | 3.61E-02 | 1.0628 | 0.000153 | |
PG (18:1(9Z)/0:0) | 1.8132 | 0.000566 | 1.1901 | 1.45E-03 |
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