小麦条锈菌几丁质酶基因Pst-23943的功能分析.doc

小麦条锈菌几丁质酶基因Pst_23943的功能分析小麦（TriticumaestivumL.）是我国最重要的粮食作物之一。小麦条锈菌（Pucciniastriiformisf.sp.tritici）是活体营养专性寄生真菌,其引起的小麦条锈病是威胁小麦生产及粮食安全的流行性真菌病害。小麦条锈菌变异频繁且发生迅速的特点是导致抗病品种抗性不断丧失,引发病害不断流行的主要原因。由于不能离体培养,缺乏可靠转化体系也使得条锈菌致病基因功能研究相对滞后。几丁质是构成真菌细胞壁的主要物质及关键组件,在自然界中含量巨大具有许多功能,其中包括在细胞分裂与极性生长期间保持细胞的机械稳定性,并且在侵染过程中初步接触寄主。绝大多数真菌几丁质酶属于GH18糖苷水解酶超家族并且在多个生长时期包括细胞壁降解和修饰的过程中发挥作用,例如孢子萌发,尖端生长和菌丝分枝,孢子分化,自溶和重寄生。为了抵御病原体,植物已经形成了复杂的免疫系统,包括识别病原体相关分子模式的质膜受体,例如来源于真菌细胞壁的几丁质,植物会在接触后产生防御反应。因此,对小麦识别病原体相关分子模式的研究对小麦条锈病的致病机理起着至关重要的作用。根据本实验室的基因组与转录组数据,发现几丁质酶基因Pst₂3943在小麦条锈菌的芽管萌发及吸器母细胞形成时期上调表达明显。因此,采用PCR扩增技术得到了Pst₂3943完整序列,再通过blast比对,预测到其属于GH18糖苷水解酶超家族。通过对其进行小麦原生质体定位发现,该基因定位于小麦的细胞质中;在小麦与条锈菌的亲和互作实验中发现,瞬时沉默基因Pst₂3943后,侵染后期产孢量明显降低;qRT-PCR定量分析发现,小麦中的防御酶系在侵染过程中有大量表达的情况出现。通过DNS法实验证实了基因Pst₂3943表达出来的活性蛋白可以有效地降解几丁质。综上表明,基因Pst₂3943表达出来的活性蛋白能有效地与几丁质酶结合并降解几丁质,并且参与小麦条锈菌致病,帮助条锈菌侵染。为研究小麦条锈菌侵染以及小麦抗病的机制提供了一个新的思路,也为将来研究提高小麦对小麦条锈菌的抗病性提供了一些新的基础。