[发明专利]稻瘟菌MoCHS1基因及其编码蛋白的功能与用途

说明书

技术领域

本发明涉及微生物基因工程和植物保护领域中影响真菌分生孢子形态建成与致病 力的基因及其编码蛋白的应用。

背景技术

稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)是子囊菌亚门的真菌，能侵染水稻、小麦、大麦 等多种禾本科植物，导致瘟病。尤其是该菌侵染水稻引起的稻瘟病在世界各个栽培稻 区每年均有发生，危害广泛严重。一般情况下，稻瘟病的危害可使水稻减产5-10％， 重病田可导致水稻绝收。稻瘟病在我国曾多次流行，也是我国水稻的主要病害之一。

稻瘟菌以分生孢子作为侵染寄主植物的初侵染源和再侵染源。稻瘟菌的分生孢子 呈梨形，由三个细胞组成。附着在叶片的分生孢子在适宜的条件下萌发形成芽管，芽 管顶端分化形成附着胞，成熟的附着胞进一步形成侵染钉进而刺透植物表皮细胞，侵 染钉在植物细胞内形成侵染菌丝，侵染菌丝在植物细胞内和细胞间扩展和定殖，最终 叶片上形成直径为2-3毫米的灰色或灰褐色病斑，病斑中的侵染性菌丝穿透植物组织 向空中分化形成分生孢子梗，进一步形成分生孢子。分生孢子在风、雨的作用下释放 和附着，重新引起植物的再侵染。形态正常且具有潜在侵染功能的分生孢子的产生是 稻瘟菌侵染植物所必需的过程，稻瘟病的严重度与形成分生孢子的数量呈正相关。如 果能阻断分生孢子的形成和形态建成，就可以控制稻瘟病的发生或者减小稻瘟病的危 害程度。因此，研究稻瘟菌分生孢子形成和形态建成的分子遗传机制不仅对于揭示稻 瘟菌及相关丝状真菌分生孢子形成和形态建成的分子机制具有重要的理论意义，而且 对于研发控制稻瘟病及其它植物病害的药剂具有重要应用价值。

在稻瘟菌分生孢子形成及变异方面：1993年，Shi和Leung报道了稻瘟菌水稻分 离物Guy11的con1^-突变体(Shi，Z.X.，and Leung，H.Genetic analysis and rapid mapping of a sporulation mutation in Magnaporthe grisea，MPMI，Vol.7，No.1， 1993，pp.113-120.)。该突变体与野生型形成分生孢子的形式不同，在每一个分生孢 子梗上，只产生一个端生的伸长的三个细胞的分生孢子。con1-突变体在培养基上的生 长和分生孢子的形成分别只有野生型的73％和2.3％，在载玻片或洋葱表皮上不能形成 正常的附着胞，并且在原来感病的水稻品种上没有致病性。两年之后，他们又运用REMI (Restriction Enzyme-mediated Insertion)技术获得了一系列与分生孢子形成有关 的突变体con2^--con7^-(Shi，Z.X.，and Leung，H.Genetic analysis of sporulation in Magnaporthe grisea by chemical and insertional mutagenesis，MPMI，Vol.8， No.6，1995，pp.949-959.)。突变体con5-和con6-完全丧失了分生孢子形成能力； con1-、con 2-、con 4-和con 7-作用于con5-和con6-的下游，影响产孢能力和分生 孢子的发育；con4-和con7-产孢量减少约35％。con1-和con7-不能形成附着胞，因而 丧失了对水稻的致病性，con2-和con4-附着胞形成率明显减少，因而致病性明显减弱。 通过它们之间的遗传关系分析表明，Con1和Con2连锁，Con5和Con6连锁，并且有： Con5＞Con6＞Con7和Con2＞Con1的上位关系。中国农业大学彭友良研究小组通过插 入突变途径克隆了稻瘟菌中一个控制分生孢子形成的特异性基因MgCON1，该基因缺失 导致不能产生分生孢子并完全丧失致病性；MgCON1为一核蛋白，可能为转录调控因子 (彭友良等，国家发明专利ZL200510109447.3)。该研究小组还鉴定了一个控制分生 孢子形态建成的基因MgCOM1，该基因的缺失导致分生孢子形态变异并丧失致病性。 (Yang et al，2009)。