[发明专利]内生真菌菌株RR19及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种野生稻内生的真菌菌株的突变体RR19，以及其在植物生长调节和/或使植物致病上的用途，属于微生物及微生物应用领域。  

背景技术

内生真菌（endophytic fungi）即至少生活史的一部分能侵染定殖在健康植物组织中，宿主无明显病症的一类真菌（Petrini，1991；Wilson，1995），与菌根真菌只存在于植物根系不同，内生真菌在植株的地下和地上部分的任何组织器官都能存在（Faeth & Fagan, 2002）。内生真菌通常与寄主植物形成互惠共生关系，一方面内生真菌从寄主植物中获取生长所需的养分，另一方面内生真菌可以促进植物生长，增强寄主植物的抗生物和非生物胁迫的能力。目前研究较多的是根瘤共生体和菌根共生体，内生真菌与植物的共生体是高等植物与微生物共生关系的又一种表现形式。内生真菌与植物的互作研究已日益受到研究者的关注，并成为内生真菌研究领域的国际热点。

内生真菌—植物共生是双方相互适应的结果，两者处在一种动态平衡中。在内生真菌一植物共生互作中，内生真菌和植物的基因表达谱发生明显的变化，而且其表达谱依赖于所接种的内生真菌种类；基因表达的改变表明内生真菌和植物之间存在着信息的交流（Bailey et al., 2006）。

活性氧（reactive oxygen species, ROS）是植物和微生物互作中一种非常重要的信号传导机制。NADPH氧化酶（NADPH oxidase, Nox）将NADPH的电子转移到电子受体上，导致活性氧的形成。随着Nox家族成员的发现，认识到活性氧的产生过程是一个普遍存在的控制各种分化过程的信号途径，其中包括细胞的繁殖、凋亡、激素反应、程序化死亡、根毛生长、孢子萌发等过程。在系统性种子垂直传播的麦角菌类内生真菌羊茅香柱菌（Epichlo? festucae）和多年生黑麦草（Lolium perenne）的共生关系中，内生真菌菌丝呈高度局限性生长模式，定殖在寄主植物地上部分的细胞间隙中，沿平行于叶轴的方向生长，几乎不分枝。羊茅香柱菌NoxA突变体与寄主植物形成敌对互作关系，突变体在植物体内生物量显著增加，菌丝形态发生变化，并呈辐射状生长；接种突变体的植株丧失顶端优势、生长严重钝化、早熟衰老，最后死亡。另一个Nox基因—NoxB对羊茅香柱菌的定殖和共生关系的建立没有影响。当Nox复合体（包括NoxA、NoxR和RacA）产生的活性氧紊乱时，共生互作关系瓦解，植物与内生真菌的关系将会由互惠共生变为敌对。因此，内生真菌NoxA产生的活性氧对其在植物体内的生长与生物量的变化具有调节作用，并对共生关系的维持起到至关重要的作用。（Tanaka et al., 2006; Eaton et al., 2011）。

另外，许多微生物能利用非核糖体肽合成酶（Nonribosomal peptide synthetase， NRPS）合成结构复杂、种类繁多的生物活性肽，被用作抗生素、免疫抑制剂、抗癌和抗病毒因子、铁载体及生物表面活性剂等。在黑麦草内生真菌中克隆到一个编码NRPS的基因sidN，该基因参与合成铁载体；sidN的突变体导致不能正常合成铁载体，内生真菌分泌铁载体能力的缺失改变了共生体铁离子的动态平衡，导致细胞间隙游离铁离子增加，通过芬顿反应（Fenton reaction）引起活性氧水平的增加，最终共生关系由互惠性向拮抗性转化，导致植物的病变坏死（Eaton et al., 2011）。

另一个重要的信号转导途径是由环境胁迫引起的促分裂素原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinases, MAP激酶，MAPK）途径。MAPK途径对许多致病真菌的毒力具有重要的作用。羊茅香柱菌sakA基因编码MAPK，并在植物-内生真菌共生关系中展现出必不可少的作用。sakA基因的缺失决定真菌与寄主植物之间的互作关系由共生变为致病。将sakA缺失突变体接种到植物上，植物表现出顶端优势的丧失、早熟衰老以及植株发展过程中的巨大变化，包括分蘖基部类似鳞茎结构的形成与花青素的丧失（Eaton et al., 2008）。