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由禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病严重影响着小麦的产量和籽粒品质。同时,小麦赤霉病菌能产生多种真菌毒素,对人、畜健康和食物安全造成严重威胁。控制小麦赤霉病流行成灾对保障我国粮食安全生产和食品安全有重要意义。目前,在一些重要的病原真菌中发现PacC与其致病力成相关,但在禾谷镰孢菌中相关研究还非常少,因此本文重点研究了禾谷镰孢菌中PacC介导的pH信号途径的生物学功能及pH信号途径对毒素合成和致病力的调控,结果如下:1.pH信号途径关键元件敲除突变体的成功获得。利用同源重组的方式构建各元件的敲除载体,通过PEG介导的原生质体转化法获得了禾谷镰孢菌pH信号途径7个关键元件的敲除突变体(△FgPalA、△FgPalB、△FgPalC、△FgPalF、△FgPalH、△FgPacC和△FgPalI),为其生物学功能研究奠定了基础。2.pH信号途径与禾谷镰孢菌的抗胁迫能力正相关,它正调控禾谷镰孢菌对外界碱性、盐、渗透压及氧化压力等胁迫的抵抗能力。禾谷镰孢菌pH信号途径关键元件的敲除突变体(突变体△FgPall除外)在碱性(pH=8.0)条件下表现出明显的的生长缺陷,对盐(NaCl、KCl、LiCl)胁迫明显敏感,并对细胞膜胁迫、氧化胁迫、渗透压胁迫明显敏感。蛋白免疫印迹实验发现pH信号途径关键元件FgPacC在接受碱性信号和盐信号后均能被剪切成活性态FgPacC27。通过染色体免疫共沉淀技术(CHIP)及凝胶迁移实验(EMSA)发现,活性态FgPacC27能够结合在钠钾离子泵编码基因ENA5的启动子区,调控ENA5的表达,从而调控禾谷镰孢菌对盐胁迫的耐受能力。3.pH信号途径关键元件的互作分析。通过酵母双杂发现FgPalF分别与FgPalA、FgPalB 互作;FgPalA 分别与 FgPalB、FgPalC 互作;而 FgPalA、FgPalB 均与 FgPacC互作。并且发现pH信号途径中palA、palC、palF、palH的突变影响了 FgPacC的核定位。4.pH信号途径负调控DON毒素和ZEN毒素的表达。毒素产毒结构荧光显微观察发现突变体 △FgPalA、△FgPalB、△FgPalC、△FgPalF、△FgPalH、△FgPacC 中Tril基因的表达提前,产毒结构增多。通过高效液相色谱法检测发现突变体的DON毒素含量显著高于野生型PH-1,而且突变体中玉米赤霉烯酮毒素(ZEN)含量均显著高于野生型PH-1。凝胶迁移(EMSA)实验分析活性态FgPacC(FgPacC27)与基因启动子区的结合,发现FgPacC27能够与Tri6、Tri5、Tri1基因的启动子区结合,也能够与编码玉米赤霉烯酮毒素(ZEN)的核心基因PKS4、PKS12的启动子区结合,因此推测,pH信号途径负调控DON毒素和ZEN毒素编码基因的表达。5.碱性条件下,pH信号途径元件的缺失显著降低禾谷镰孢菌的致病力。在玻璃纸穿透性实验中碱性条件下突变体AFgPalA、△FgPalB、AFgPalC、AFgPalF、AFgPalH、AFgPacC不能穿透。在玉米茎秆上的致病性实验亦表明,在碱性条件下突变体(突变体△FgPalI除外)的致病力减弱,同时在中性条件下各突变体的致病力与野生型没有显著差异,也说明了可能存在多条途径调控病菌的致病力,而在碱性时PacC介导的pH信号途径对致病力的调控占据主要地位,这也充分表明了禾谷镰孢菌pH信号途径对其致病性的重要意义。