稻瘟病(Magnaporthe grisea)研究進(jìn)展圖片課件

1、稻瘟?。?Magnaporthe grisea ）研究進(jìn)展一.前言Mangaporthe grisea（Hebert）Barr 是異宗配合的子囊菌，它主要引起早熟禾科（Poaceae）許多種的病害。完全可育菌系是自身可育的雌雄同株體，具有交配位點(diǎn) Mat I等位交換給予交配親和性。最近已報(bào)道，從瓶狀體產(chǎn)生新月形小分生孢子（平均大小6m長(zhǎng)，0.7m寬），是由菌管產(chǎn)生的稻瘟病菌根據(jù)其在不同水稻栽培品種的致病力不同分為若干個(gè)小種或致病小種。 關(guān)于稻瘟病菌致病性變異的程度與致病小種之間的聯(lián)系已引較大爭(zhēng)議。 遺傳研究已能確定穩(wěn)定的和不穩(wěn)定無(wú)毒基因，雖然這些研究中描述不穩(wěn)定的程度沒(méi)有出現(xiàn)象歐世璜報(bào)道那樣極

2、度異常。直接從田間來(lái)的病菌分離菌株所表明的可育性的程度高度不同，從高度可育雌雄同體，到完全不育的菌系，雌性可育菌系，僅僅與雌雄同體交配。大多數(shù)從田間分離的水稻病菌可育性很差 對(duì)水稻上的致病菌進(jìn)行遺傳分析細(xì)小染色體是否是導(dǎo)致低可育性的原因，但已經(jīng)顯示小染色體與低水平的可育性之間有相關(guān)性?，F(xiàn)已進(jìn)行限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）圖譜，克隆致病基因 已有的細(xì)胞學(xué)研究已表明M. grisea有6個(gè)染色體,核型研究已鑒定了7個(gè)連鎖群。圖譜事例將可產(chǎn)生對(duì)稻瘟病研究有價(jià)值的資源，已描圖控制寄主?；缘膸讉€(gè)基因，根據(jù)圖譜位置已克隆2個(gè)寄主?；曰?.已克隆具有潛在的或已被證實(shí)了作用的致病性基因，現(xiàn)在充分證明

3、通過(guò)基因干擾技術(shù)零點(diǎn)突變產(chǎn)生1M.grisea 種內(nèi)的寄主?；苑肿臃治霈F(xiàn)正在確定M.grisea的寄主種?；缘膩喨后w。核糖體DNA多態(tài)性分析（RFLP和ITS序列）確定至少6個(gè)主要的病原菌單模式，每一個(gè)有一組限制性寄主種?；Ｊ?。水稻、稷屬多個(gè)種（Eleusine spp）、 小麥，相對(duì)應(yīng)1、2、3 rDNA類群，顯示密切相關(guān)，ITS核苷酸0.3和1%差異，4、5、6 rDNA 群基因型與先前的類群和彼此之間高度不同，ITS序列差別范圍為6-89%。線粒體DNA序列多態(tài)性分析能獨(dú)立確定寄主?；詥文Ｊ健Ｋ?、小麥和稷屬（Eleusine）病原菌有密切相關(guān)線粒體DNA（mtDNA）類型，Ia

4、、Ib、Ic和Ie，其大小為1個(gè)或2個(gè)限制性片斷的小差異。水稻病原菌屬于單一群體，稷屬（Elousine）和馬唐屬（Digitaria）病原體，每一類是分成兩個(gè)密切相關(guān)群體，而狼尾草屬（Peurisetum）病原菌屬于兩個(gè)較遠(yuǎn)的相關(guān)群體。指紋分析現(xiàn)已經(jīng)在世界范圍確定這些類群。這一簡(jiǎn)單從把稻瘟病菌類群看作為幾組固定的譜系，比在不同的水稻栽培品種上通過(guò)毒力測(cè)試確定幾百水稻致病類型結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)提供更多的信息。如果譜系信息有預(yù)測(cè)病菌分離株的小種結(jié)構(gòu)和這些分菌株的潛在變異，群體中譜系結(jié)構(gòu)對(duì)育種者應(yīng)當(dāng)是非常有意義。含金字塔形的譜系?；共』?yàn)榛A(chǔ)的譜系專化性育種策略，有效抵抗一個(gè)特殊無(wú)性群體的所有菌系，在水

5、稻中有可能推進(jìn)持久抗性育種。三、致病的分子機(jī)理1侵入 2擴(kuò)展 3孢子形成 附著胞發(fā)育特征包括附著胞孔，與基質(zhì)相連接，孔壁的覆蓋物，和有局部濃縮的侵入栓,細(xì)胞外的粘液和膠質(zhì)物在侵入過(guò)程起關(guān)鍵作用。遺傳或化學(xué)方法阻止黑色素DHN的生物合成，使附著胞不能產(chǎn)生侵染功能。沉積在原生質(zhì)膜和附著胞壁較厚一層黑色素，在附著胞內(nèi)對(duì)可溶性小分子滲透性起著柵欄作用。對(duì)構(gòu)建巨大的侵染栓壓力起關(guān)鍵作用，估計(jì)在8obar，對(duì)非生物降解，人工表面病菌使用機(jī)械侵入方式，調(diào)節(jié)壓力。構(gòu)建的可溶性分子可能來(lái)源于糖原的分解，因?yàn)樵谇秩肭皦毫?gòu)建期，細(xì)胞質(zhì)糖原球體消失。限定在表皮細(xì)胞的酶也可能在滲透過(guò)程起作用.Weigard 等克隆了

6、M. grisea角質(zhì)酶基因，CUTI，但是CUTI基因功能的喪失對(duì)致病性沒(méi)有明顯的影響。 Lee and Deau(1994)表明疏水性是關(guān)鍵因素 Talbot等鑒定了MPG1，在侵染結(jié)構(gòu)起修飾作用的基因 克隆的MPG1基因編碼一小的，分泌富含半胱氨酸的蛋白質(zhì)，具有病菌疏水的特性。 Lee和Dean證明 cAMP在干擾侵染結(jié)構(gòu)形成時(shí)起的作用。加入外源的cAMP和篩選的cAMP類似物，在非誘導(dǎo)的表面刺激對(duì)附著胞的形成。2擴(kuò)展 狹窄侵入栓膨大形成初生菌絲，隨后有差別的成為一種膨大的鱗莖形的次生菌絲，通過(guò)寄主組織擴(kuò)展。病菌在植物組織內(nèi)鱗莖形狀的菌絲明顯不同在瓊脂培養(yǎng)基上的細(xì)長(zhǎng)絲狀菌絲，可能是為了適

7、應(yīng)寄主組織不利的生存環(huán)境。若干對(duì)植物具毒性的病菌代謝物在稻瘟病菌致病過(guò)程起作用。細(xì)格孢酸CTA，來(lái)源一種環(huán)化的乙酰基異亮氨酸。在植物保素中具代表性的，因?yàn)榕c真菌的培養(yǎng)繁殖有聯(lián)系。TA被認(rèn)為決定寄主定殖的范圍時(shí)起作用。3孢子形成 M.grisea 分生孢子的形成是全裂的，一個(gè)分生孢子通過(guò)分生孢子梗的頂端膨脹產(chǎn)生，然后分生孢子梗頂端向一邊生長(zhǎng)產(chǎn)生下一個(gè)分生孢子，在成熟的分生孢子梗產(chǎn)生多個(gè)合軸的分生孢子。Conl-至Cno7-，是經(jīng)REMI轉(zhuǎn)化作用，使用化學(xué)誘變劑或扦入誘變方法分離的。兩個(gè)突變體，Con5-和con6-，沒(méi)有產(chǎn)生任何分生孢子，其它五個(gè)類型突變體顯示出孢子的形成減少和發(fā)育缺陷。 四寄主

8、?；缘倪z傳控制1. PWL寄主專化基因族 2AVR2-YAMO無(wú)毒基因族遺傳分析鑒定2個(gè)基因，來(lái)自狗尾草病菌的PWL1，來(lái)自水稻病菌的PWL2，各自對(duì)M.grisea菌系侵染彎葉畫(huà)眉草能力起主要作用。在水稻致病系統(tǒng)是典型的基因?qū)蛳到y(tǒng)，病菌中的AVR基因與寄主中特定的抗病基因功能性表現(xiàn)對(duì)應(yīng)關(guān)系。許多研究確定單一基因控制水稻品種的專化性，一些研究顯示復(fù)雜分離現(xiàn)象，有2個(gè)或多個(gè)致病基因控制特定寄主?；浴Ｔ诙喾N雜草種病原M.grisea中表明與PWL2有同源性的DNA序列的分布。水稻的多數(shù)病菌和馬唐屬的病菌含有與PWL2相似的同源序列。稷屬病菌同源性較少。含有PWL1基因的病菌與PWL2有較少

9、同源性片斷，這種同源性導(dǎo)致克隆PWL1基因的全部功能。 第二個(gè)惰性基因，PWL3，來(lái)自同一稷屬病菌和另一個(gè)惰性基因PWL4來(lái)自彎葉畫(huà)眉草，都已克隆?？寺〉腜WL3基因編碼一個(gè)無(wú)活性的蛋白質(zhì)，PWL4基因編碼一個(gè)活性的蛋白質(zhì)，但不表達(dá)PWL1、PWL3和PWL4蛋白質(zhì)分別與PWL2蛋白質(zhì)有74、49和55%相似性，PWL基因看來(lái)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的，快速進(jìn)化的基因族。五M.grisea遺傳不穩(wěn)定性新的觀點(diǎn)1與染色體位置相關(guān)的不穩(wěn)定性 2轉(zhuǎn)位因子 高變異不是M.grisea基因的一般特征 寄主除?；曰騊WL2和AVR-YAMO外某些遺傳位點(diǎn)至少在病菌的某些菌株中是不穩(wěn)定的。 從世界范圍內(nèi)收集的許多水稻

10、病菌顯示出對(duì)BUF1黑色素生物合成基因的表達(dá)的遺傳不穩(wěn)性 這種不穩(wěn)定性也在減數(shù)分裂時(shí)發(fā)生。在M.grisea變異潛在機(jī)制包括像B染色體，準(zhǔn)性循環(huán)，或在雙鏈RNAS多態(tài)性。在病菌中遺傳不穩(wěn)定看來(lái)與基因組不穩(wěn)定區(qū)頻繁的正常發(fā)生的缺失和其他突變有關(guān)。在其它一些情況中，至少在實(shí)驗(yàn)室研究中，轉(zhuǎn)位也導(dǎo)致變異。1與染色體位置相關(guān)的不穩(wěn)定性克隆的不穩(wěn)定的遺傳位點(diǎn)中的2個(gè)，PWL2和BUF1，經(jīng)常發(fā)生缺損。檢測(cè)所有自發(fā)發(fā)生的PWL2突變體已經(jīng)缺失了PWL2基因和至少30kbDNA序列,發(fā)現(xiàn)來(lái)自從不同的親本菌株的突變體分析，兩或 三類不同缺失。所有檢測(cè)的自發(fā)Buf-突變株包含BUF1基因和鄰近基因組序列的缺失。一

11、個(gè)較大范圍的遺傳事件導(dǎo)致AVR2-YAMO基因在其調(diào)聚位點(diǎn)失活 中國(guó)的譜系的菌株有同樣大小AVR2-YAMO E coR I片斷（大約1.8kb） 菌株有AVR2- YAMO調(diào)聚位點(diǎn)，具有與那些研究相似的遺傳不穩(wěn)定性結(jié)果。2轉(zhuǎn)位因子 轉(zhuǎn)位因素提供了一個(gè)可證實(shí)的M.grisea遺傳變異的來(lái)源。已確定4簇的轉(zhuǎn)位因子，同時(shí)幾個(gè)明顯沒(méi)有特征的重復(fù)DNA序列。包括一個(gè)推斷回復(fù)因素，即名為MGR538 2個(gè)回復(fù)轉(zhuǎn)位子一個(gè)回復(fù)轉(zhuǎn)位子（retrotranposon），命名Fosbury或MAGGY。另外一個(gè)名叫g(shù)rass-hopper 已有對(duì)2個(gè)M.grisea因素（Fosbury和Pot2）活躍的轉(zhuǎn)位作用證據(jù)。Shull(1995) 鑒定一個(gè)新的MGR586RFLP僅存在一個(gè)完全四分體的八個(gè)成員中的一個(gè)。 六結(jié)論插入誘變技術(shù)正在鑒定，致病性或孢子形成的所要求的基因。不同的cDNA 克隆技術(shù)在鑒定附著胞形成期間所表達(dá)的一些基因或病菌在寄主植物侵染性生長(zhǎng)期表達(dá)的一些基因。使用基因干擾技術(shù)突變分析已有可能鑒定克隆的一些基因的功能。 主要的突破將來(lái)自發(fā)現(xiàn)單個(gè)AVR基因作用，例如PWL