【摘 要】
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核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)是典型的死体营养型致病真菌,寄主广泛,引起作物菌核病,危害严重。真菌病毒在植物病原真菌中普遍存在,部分真菌病毒与寄主低毒特性紧密相关。利用低毒相关真菌病毒与植物病原真菌互作体系,可以探究寄主真菌的抗病毒防御以及病毒的反防御机制,解析真菌病毒介导的植物病原真菌致病机制,增强对真菌病毒的生物学特性认知,为低毒相关病毒防控应用提供理论支撑。前期发
【基金项目】
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国家重点研究开发项目(2017YFD0201100); 国家自然科学基金(31772111);
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核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum)是典型的死体营养型致病真菌,寄主广泛,引起作物菌核病,危害严重。真菌病毒在植物病原真菌中普遍存在,部分真菌病毒与寄主低毒特性紧密相关。利用低毒相关真菌病毒与植物病原真菌互作体系,可以探究寄主真菌的抗病毒防御以及病毒的反防御机制,解析真菌病毒介导的植物病原真菌致病机制,增强对真菌病毒的生物学特性认知,为低毒相关病毒防控应用提供理论支撑。前期发现同时感染减病毒Ss HV1(Sclerotinia sclerotiorum hypovirus 1)及其卫星RNA(SZ-150-Sat H)的核盘菌菌株SZ-150出现严重的毒力衰退现象,探究其机理发现SZ-150-Sat H编码的P70蛋白与核盘菌RNAi途径中Ssdcl1(Sclerotinia sclerotiorum dicer1 like protein)蛋白互作,抑制其表达,推定SZ-150-Sat H是引起核盘菌毒力衰退潜在原因之一。基于此,本论文以菌株SZ-150及其衍生菌株为研究材料,通过敲除Ssdcl1基因及筛选核盘菌中与Ss HV1互作蛋白的策略,拟探究Ss HV1及其卫星RNA SZ-150-Sat H引致核盘菌低毒机理,取得以下主要研究结果:明确了RNAi途径中Dicer基因Ssdcl1对核盘菌的生物表型无显著性影响。以不携带病毒的菌株A6为材料,采用基因分割标记法,通过PEG介导原生质体转化策略,获得了2个Ssdcl1基因敲除转化子(ΔSsdcl1-1和ΔSsdcl1-2)及1个互补转化子(ΔSsdcl1-1-C)。生物学表型测定,发现Ssdcl1的敲除突变体和互补转化子在菌落形态、菌丝生长、菌核形成及致病力等方面与菌株A6无显著性差异。发现Ssdcl1参与核盘菌中RNAi抗真菌病毒反应。将携带不同真菌病毒的核盘菌菌株与Ssdcl1敲除转化子对峙培养,使Ssdcl1敲除转化子获得不同类型的病毒或病毒组合。生物学特性分析,发现敲除Ssdcl1的转化子被真菌病毒Ss BV3、Ss MTV1、Ss HV1及SZ-150-Sat H共感染时,表现出比SZ-150更严重的低毒特型;当敲除Ssdcl1的转化子中携带有真菌病毒Ss BV3、Ss MTV1、Ss HV1及R6-Sat H时,其表型与菌株SZ-150相似,菌落扇变、畸形、伴随色素沉积,菌株致病力降低或丧失;但敲除Ssdcl1的转化子仅含真菌病毒Ss BV3时,其表型与菌株R59(感染Ss BV3)无显著差异。利用q RT-PCR分析了各菌株中病毒积累量,减病毒Ss HV1在Ssdcl1敲除转化子中复制活性显著增加,表明SZ-150毒力衰退是由于Ssdcl1表达受到抑制,从而使Ss HV1积累量增加引致的。该现象与先前报道的真菌Dicer1基因基本不参与RNAi抗病毒明显不同,本研究发现核盘菌中的Ssdcl1参与了抗减病毒Ss HV1的积累过程。筛选获得了6个与Ss HV1编码蛋白具有潜在互作关系的核盘菌蛋白。利用酵母双杂交技术筛选核盘菌c DNA文库,并在酵母中进行点对点互作验证。发现4个寄主蛋白与Ss HV1保守结构域UDP葡糖基转移酶存在互作关系,分别为醛酮还原酶(Ss AKR1)、组蛋白启动调控因子(Ss HPC2)、假定蛋白(Ss GPI)、核糖体蛋白(Ss S20)。鉴定出与Ss HV1的RNA解旋酶能够互作的2个寄主蛋白,即组蛋白启动调控因子(Ss HPC2)和假定蛋白(Ss GPI);鉴定出与Ss HV1的依赖于RNA的RNA聚合酶能够互作的2个寄主蛋白,即β-葡糖苷酶(Ss Glu)和假定蛋白(Ss HRI)。此外,基因Ss AKR1和Ss HPC2在菌株SZ-150中的表达量显著低于菌株R59和菌株R6,推测Ss HV1能够抑制这两个基因的表达。本论文在发现SZ-150-Sat H与RNAi途径相关蛋白Ssdcl1互作的基础上,进一步明确了其参与核盘菌抗真菌病毒过程。发现Ssdcl1不影响核盘菌的生物学表型,但是与病毒Ss HV1复制量紧密相关。筛选出了与Ss HV1潜在互作的寄主蛋白。本研究为深入解析真菌抗病毒机制,及低毒相关真菌病毒、卫星RNA及寄主真菌三者互作研究奠定了基础。
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