球孢白僵菌是被广泛应用于害虫生物防治的昆虫病原真菌的典型代表,其制剂的活性成份一般是具有完整细胞结构的分生孢子。因此,生防菌剂的田间杀虫效果和稳定性不仅取决于生产菌株对靶标害虫的毒力,还在很大程度上取决于细胞对高温、阳光紫外辐射及农用化合物等环境胁迫的抵抗力。此外,菌株的工艺性状如生长和产孢水平关系到菌剂的生产难易程度和成本。围绕这些构成生防潜能的因素,解析了球孢白僵菌组氨酸激酶家族的结构及功能,发现八种组氨酸激酶都是有生物学意义,参与生长发育、抗逆性状及毒力的差异调节,重点揭示了组氨酸激酶Ⅷ通过对光周期和红光及红外光的反应调控分生孢子产量的重要作用。继而研究揭示了核激酶Weel和磷酸化酶Cdc25通过调节Cdkl的磷酸化水平参与调控球孢白僵菌的细胞周期、细胞大小及毒力等生物学性状。主要研究结果概述如下：球孢白僵菌组氨酸激酶家族的功能丝状真菌组氨酸激酶(HK)可分为11个组别,组别数和各组别的成员数在菌种间差异较大,但大多数组别的功能未知,被认为可能是进化过程的冗余。通过基因组分析,发现球孢白僵菌有八个组别的组氨酸激酶且每组仅有一个成员。通过构建单基因敲除和回补菌株并进行多表型分析,证明所有HK都是有功能的,生长、产孢、侵染和多胁迫应答反应等若干性状中至少一个性状因单一基因的缺失而受到显著影响。其中,,ΔHK3丧失94%的产孢能力,对氧化、胞壁稳定干扰、高温及UV-B紫外胁迫的敏感性升高,经体壁和血腔侵染的能力下降,还获得了对扑海因杀菌剂的抗性。ΔHK8菌落生长异常,对高渗、高温及UV-B胁迫的敏感性下降,但对氧化胁迫的抗性增强。AHK6的毒力和耐高温能力下降,而AHK1O的体壁侵染力及对胞壁干扰剂SDS的敏感性增强,二者都更抗氧化和UV-B胁迫。ΔHK9对氧化、胞壁稳定干扰、高温和UV-B等多种胁迫都更敏感且经血腔侵染的毒力下降。除此之外,ΔHK2、ΔHK5和ΔHKll在应答SDS或UV-B胁迫反应及毒力方面发生1～3种表型变化。有趣的是,在高渗、氧化或扑海因胁迫条件下,ΔHK3和ΔHK8高渗甘油(HOG)信号通路中的Hog1磷酸化水平或胞壁完整性(CWI)信号通路中的S1t2磷酸化水平发生显著变化,说明HK3和HK8可能在HOG或CWI信号通路中扮演某种角色,因而参与调控多种表型。结果显示,所有八个组别的HK在球孢白僵菌中都不是进化冗余的,尽管功能上相互间差异较大,它们在该菌对昆虫寄主及其复杂多样环境的适应过程中发挥重要作用。球孢白僵菌光敏蛋白Bbphy (HK8)对光周期与不同光波的反应及对生长和产孢的调控作用丝状真菌的HK8又称光敏蛋白(phytochrome, Phy),除具有组氨酸激酶的所有结构特征之外,其N端含有一个能感受红光及红外光的光感受元件,对真菌发育具有重要意义。球孢白僵菌HK8即Bbphy具有同样的光感受元件,由于其基因的缺失导致严重产孢缺陷,继而对其可能的机理进行了探索。在25℃和3：21～24：0h(光照：黑暗时数)光周期条件下,ΔBbphy在富营养条件下的菌落生长显著慢于野生株,在贫脊营养条件下的菌落生长显著快于野生株,且变化幅度不受光周期的影响,但在12：12h条件下对不同碳源或氮源的利用效率或耐受碳、氮饥饿的能力呈现差异。在富营养平板上,ABbphy的分生孢子产量在0：24～16：8h光周期范围内随日光照时数递增,模型拟合的增速为3.4x107个孢子/h光照。野生菌株与回补菌株的产孢量在全黑暗条件下也大幅下降,且降幅远小于ΔBbphy,但只要日光照达到3h即恢复到正常水平,因而不存在随日光照时数递增的现象。在全天光照条件下,红光(660μm)和红外光(760gm)都显著降低ΔBbphy的产孢量,但蓝光(450μm)和白光则不影响其产孢量。此外,ΔBbphy的产孢量在红光和红外光的长日照(16：8h)和短日照(3：21h)条件下都显著下降。不同光波和光周期条件下7个产孢相关基因在ABbphy中转录水平的变化与其上述条件下产孢量的变化基本吻合。结果显示,Bbphy通过感受光周期变化与红光及红外光而调控球孢白僵菌的无性发育即分生孢子形成。球孢白僵菌核激酶Weel和磷酸化酶Cdc25的功能分析病原真菌细胞周期调控是其侵染宿主和适应环境的关键。在球孢白僵菌中,调控细胞周期必须的Cdkl激酶的活性被证明是受核激酶Weel和磷酸化酶Cdc25调控的,因为Cdkl的磷酸化信号在Aweel减弱,在Δcdc25增强,而在双敲除菌株AweelAcdc25中基本检测不到。因此,这些单基因和双基因的敲除株在细胞周期、菌丝分隔方式及形态以及影响隔膜形成的若干效应基因的转录水平方面都发生了不同方向的改变。Aweel的菌丝细胞变短,Acdc25的菌丝细胞细长,而Awee1Δcdc25的菌丝细胞既粗短又肿大。产孢缺陷以Δweel最严重,其次为Δcdc25。此外,突变菌株的分生孢子和芽生孢子在细胞大小和复杂度上也发生了不同的变化,其中Δweel和ΔweelΔcdc25的分生孢子萌发的芽管异常分支。分生孢子耐高温和UV-B辐射的能力在Δwee1Δcdc25中下降最多,在Aweel中次之,而在Acdc25中却显著增强。双基因敲除和磷酸位点突变Cdk1T14A/p15F的菌株在毒力上受损最严重,其次为Δwee1。所有单基因敲除引起的表型变化都在回补菌株中得到很好的恢复。此外,所有供试菌株的毒力与其芽生孢子的大小和复杂度之间存在显著的线性相关。因此,球孢白僵菌Weel和Cdc25通过平衡Cdkl的活性即其磷酸化和非磷酸化水平而调节细胞周期循环以及同生防潜能相关的多种表型。