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捕食线虫真菌是一种重要的潜在的防治寄生性线虫的微生物。研究该类真菌侵染线虫相关基因的功能,阐释食线虫真菌侵染线虫的分子机制,是开展生物防治、改良生物防治因子的理论基础。Dactylellina cionpaga是能够产生黏性分枝的捕食线虫真菌,能够侵染植物寄生性线虫爪哇根结线虫Meloidogyne javanica和甜菜胞囊线虫Heterodera schachtii。本研究以该菌和模式生物秀丽新杆线虫Canenorhabditis elegans为互作体系,研究该菌在受线虫诱导条件下表达的分泌蛋白编码基因丝氨酸蛋白酶基因、snodprot蛋白基因和羧酸酯酶基因,为鉴定该菌侵染线虫相关基因奠定基础和提供技术平台。
对D.cionopaga分泌蛋白编码基因--丝氨酸蛋白酶基因、snodprot蛋白基因和羧酸酯酶基因进行了序列分析。根据羧酸酯酶基因已知序列,通过反向PCR和RT-PCR分别获得了该基因全长编码框的基因组DNA序列和cDNA序列。Southem杂交结果表明,丝氨酸蛋白酶基因I和羧酸酯酶基因在基因组中以单拷贝形式存在,snodprot蛋白基因以双拷贝形式存在。以β-微管蛋白基因为外参,根据相对定量方法,对丝氨酸蛋白酶基因I、snodprot蛋白基因和羧酸酯酶基因在D.cionopaga受C.elegans诱导条件下的表达水平进行了检测。结果显示,在接种2d后snodprot蛋白基因差异表达水平最高,为无线虫条件下表达量的6.44倍。丝氨酸蛋白酶基因I和羧酸酯酶基因分别为4.77和4.01倍。随培养时间延长各基因差异表达水平降低,说明所检测的基因在侵染早期发挥作用。
应用外源表达系统,对丝氨酸蛋白酶基因I、丝氨酸蛋白酶基因II和snodprot蛋白基因进行了外源表达。SDS-PAGE结果表明,snodprot蛋白基因大肠杆菌BL21转化子以包涵体为主要形式表达snodprot蛋白。在毕赤酵母表达系统中,含有自身信号肽编码序列和α因子引导肽编码序列的多拷贝snodprot蛋白基因均获得了分泌表达。然而,丝氨酸蛋白酶基因I和II在毕赤酵母中没有显示出可检测的表达量。酪蛋白平板检测结果说明,重组子也不具有外源蛋白酶酶活。多拷贝丝氨酸蛋白酶基因II存在于毕赤酵母中不能增加其表达水平。在黑曲霉表达载体pGT21M多克隆位点下游插入组氨酸标签,构建了可融合表达、C-末端含有组氨酸标签重组蛋白的载体。应用该载体对丝氨酸蛋白酶基因I进行了外源表达。酪蛋白平板、AAPF底物、RT-PCR和亲和层析纯化产物活性检测结果显示,该基因在黑曲霉201中被表达,重组蛋白酶在pH5.0、30℃条件下具有水解活性。
通过优化D.cionopaga菌体培养、产孢条件、原生质体制备和再生条件,建立了该菌PEG-CaCl2介导的遗传转化体系。构建了丝氨酸蛋白酶基因IRNAi载体。应用RNAi载体和含有过氧化物酶体信号肽的GFP表达载体转化D。cionopaga。PCR检测结果表明,含有过氧化物酶体信号肽的GFP表达载体整合到了该菌基因组中,目的转化子将能够用于研究D cionopaga电子密体囊和过氧化物酶体的关系及其在侵染线虫过程中的作用。丝状真菌基因功能鉴定依赖于实验菌株遗传转化体系的建立。D.cionopaga转化体系的构建为应用各种技术进行该菌侵染线虫相关基因功能和分子机制研究奠定了基础。