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本研究基于本实验室的金针菇基因组、转录组数据筛选得到编码内源Jacalin凝集素基因Fv-mJRL1(gene5938)和疏水蛋白基因Fv-Hyd1(gene4430)。为了揭示内源Jacalin凝集素和疏水蛋白的基因功能,进行了如下研究:对Fv-mJRL1和Fv-HHyd1基因及其所编码的蛋白质进行生物信息学分析,通过出菇栽培常规的添加基质葡萄糖、稻草、木屑分别为主要的碳源培养以及常规出菇实验(不同生长发育阶段、不同组织)对目的基因表达变化规律进行定量分析;以生物信息学分析所得的内含子、外显子等基因结构序列数据为基础,分别构建过表达载体(Fv-mJRL1-OE Fv-Hyd1-OE)和 RNA 干扰载体(Fv-mJRL1-Ri和Fv-Hyd1-Ri);通过脂质体包埋重组质粒介导转化,将构建好的过表达载体和RNA干扰载体分别转化金针菇双核体菌株1123;最后,将得到的阳性转化子菌株进行基因表达量分析、表型变化研究(包括转化子菌落横截面形态、细胞壁敏感性生长抑制率分析及出菇实验获得相关生物指标)。主要实验结果如下:(1)对筛选得到的筛选到的内源Jacalin凝集素基因Fv-mJRL1(gene5938)和疏水蛋白基因Fv-Hyd1(gene4430)进行生物信息学分析。通过基因基因结构分析,得知内源Jacalin凝集素基因定位于scaffold 427的 7174-7948 之间,全长 1126 bp,其中开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)775 bp、上游的5’非编码区(UnTranslation,Region,UTR)245 bp和下游3’非编码区106 bp,其中含有有4个内含子(Intron,I)和5个外显子(Exon,E),含有一个Jacalin-like lectin蛋白结构域(52-130),将该疏水蛋白命名为Fv-mJRL1。金针菇Fv-mJRL1基因编码180个氨基酸,其中含有带负电荷的氨基酸(天冬氨酸、谷氨酸)20个、带正电荷氨基酸(精氨酸、赖氨酸)14个,等电点为4.97,分子量为19.48 KD。此外,疏水蛋白基因定位于scaffold 293的4082-4746之间,5’非编码区188 bp,3’非编码区450bp,全长 1340bp,含有一个Hydrophbin疏水蛋白蛋白结构域(52-130),将该疏水蛋白命名为Fv-Hyd1。它含有5个外显子和4个内含子,并且其在金针菇各发育时期中不存在可变剪切体,可以编码1 3 1个氨基酸,预测分子质量为13.2 kDa,等电点为7.5,疏水性为0.782,信号肽切割位点为(23-24)AAA-TP,其亚细胞定位信号位于细胞外。通过所编码的蛋白磷酸化位点和糖基化位点分析,内源Jacalin凝集素(Fv-mJRL1)存在 8 个潜在 IKK、ATM、EGFR、INSR、Syk、PKA、PKC、PKG等8类磷酸化位点;另预测显示Fv-mJRL1存在4个豆蔻酰化位点G62IQPTY、G140TSFGT、G147QVIAL、G154TDENS;其二级结构以β折叠为主,仅含有4个α螺旋;亲水性较好的β3、β4、β7,可利于亚基单体聚合成多聚体后形成亲水性的溶剂通道;Phyre 2预测其三级结构(模板为c1x1vB,可信度为98.1),其对称形棱柱的主体结构由β折叠片层结构组成,这一空间袋形构型有助于糖基的结合,结合糖基化位点预测颈环BL1(S90)、BL2(S135)决定糖基结合的特异性,BL3(S159)具有较强的保守性但不能决定糖基的特异性,此外O-GlcNAc糖基化位点(S84)其糖基化特性可能与其在核内参与细胞信号转导相关。对蛋白功能进化聚类分析表明内源Jacalin凝集素mJRL在植物、担子菌和子囊菌均存在,亲缘关系较远的植物和担子菌间比较分析,表明Fv-mJRL进化可能存在由于生存环境、方式相似而在长期的适应过程中所形成的蛋白功能相近的趋同进化现象。疏水蛋白(Fv-Hyd1)存在MAPK、PKG、CKI和CDK等4个磷酸化位点,疏水蛋白存在14个潜在糖基化位点,其中第68个氨基酸(S)可能性最大,糖基化特性可能与其分泌至胞外参与菌丝的凝集或与病原真菌的拮抗互作有关。系统进化分析显示金针菇疏水蛋白Fv-Hyd1与Ⅰ类疏水蛋白聚为同一分支,有别于Ⅱ类疏水蛋白,这与半胱氨酸组成排布分析结果一致。此外,发现Ⅰ类疏水蛋白同时存在于担子菌和子囊菌,表明丝状真菌的Ⅰ类疏水蛋白可能早于担子菌和子囊菌的分化就已经存在,且目前为止在担子菌并没有Ⅱ类疏水蛋白的发现。(2)通过常规不同出菇栽培基质(葡萄糖、稻草、木屑)培养及出菇实验(不同生长发育阶段不同组织)对目的基因进行定量分析。qRT-PCR的结果显示在不同基质培养时Fv-Hyd1并无显著差异,而Fv-mJRL1稻草培养至第10天其表达量显著高于其他基质和时间点。此外,在出菇实验中于菌丝扭结、菌皮和子实体原基形成期3个时期的表达量显著高于菌丝(未扭结)、伸长期(菌柄、菌盖)和成熟期(菌柄、菌盖)等阶段,Fv-Hyd1表达量分别是菌丝(未扭结)的149.3倍、72.6倍和110.9倍;Fv-mJRL1基因在扭结菌丝中的表达量显著上调,并高于生长发育阶段的任何时期,且其表达量是菌丝(未扭结)的62.3倍。均表明这两个基因对于菌丝的生长、扭结及原基的形成有着至关重要的作用。(3)过表达载体和RNA干扰载体的构建。以pBHg-BCA1-gpd为出发质粒,通过同源重组法分别成功构建了疏水蛋白和内源Jacalin凝集素的过表达载体(FvHyd1-OE、FvmJRL1-OE)和干扰载体(FvHyd1-Ri、FvmJRL1-Ri)。(4)脂质体介导过表达载体和RNA干扰载体转化金针菇。通过脂质体介导转化法,将过表达载体和RNA干扰载体转化进金针菇双核体菌株1123,并成功获得各4个阳性转化子,其中各有2个为过表达转化子,2个为RNA干扰转化子。(5)表达量分析及表型变化研究。菌丝生长菌落形态分析:金针菇Fv-mJRL1内源Jacalin凝集素过表达转化子5OE1、5OE14和菌株1123相比菌丝生长快而多,而其RNA干扰转化子5Ri1、5Ri2和菌株1123相比生长慢且较稀。金针菇Fv-Hyd1疏水蛋白过表达转化子4OE4、4OE8和菌株1123相比气生菌丝较多形成较厚的菌落,而其RNA干扰转化子4Ri1、4Ri2和菌株1123相比则气生菌丝少且生长较慢,未能在培养及表面形成气生菌丝,多为基内菌丝。通过荧光定量PCR反应对得到的金针菇阳性转化子进行基因表达水平的检测:Fv-mJRL1基因过表达转化子5OE1和5OE14中Fv-mJRL1基因的表达量相对于野生型对照菌株1123上调了约38.45倍和12.98倍,Fv-mJRL1基因干扰转化子5Ri1和5Ri2中Fv-mJRL1基因的表达量相对于野生型对照菌株分别仅为1123的约0.74倍和0.49倍;Fv-Hyd1基因过表达转化子4OE4和4OE8中Fv-Hyd1基因的表达量相对于野生型对照菌株1123上调了约44.99倍和53.68倍,Fv-Hyd1基因干扰转化子4Ri1和4Ri2中Fv-Hyd1基因表达量相对于野生型对照菌株分别仅为1123的约0.34倍和0.11倍。细胞壁敏感性分析表明:Fv-mJRL1基因可能参与对金针菇细胞壁敏感性的调控,且在外源H2O2的PDA完全培养时,干扰转化子5Ri1和5Ri2的菌丝生长抑制率均比过表达转化子5OE1和5OE14的菌丝生长抑制率低,说明可能参与对金针菇氧化胁迫敏感性的负调控,Fv-Hyd1也可能与金针菇细胞壁敏感性及氧化胁迫相关。出菇实验结果表明:Fv-mJRL1内源Jacalin凝集素基因的过表达会在一定程度上有利于降低菌丝细胞壁敏感性,提高了抗氧化胁迫能力,在出菇时有利于金针菇转化子形成子实体,促进菌柄和菌盖的生长,而对Fv-mJRL1内源Jacalin凝集素基因进行RNA干扰则抑制了金针菇菌丝恢复、原基的形成及子实体的生长。Fv-Hyd1疏水蛋白基因的过表达会在一定程度上有利于金针菇转化子形成子实体,促进菌柄和菌盖的生长,但当菇体表面疏水蛋白过多时,会造成与环境湿度偏低一样的弊端而产生连体菇,影响出菇品质。对Fv-Hyd1疏水蛋白基因进行RNA干扰则明显金针菇菌丝提高了细胞壁敏感性,抑制了金针菇菌丝恢复、原基的形成及子实体的生长等畸形菇。