[发明专利]Mad1蛋白在调控真菌产孢与萌发及植物亚麻酸代谢路径中的应用

说明书

本发明公开了Mad1蛋白在调控真菌产孢及萌发中的应用。本发明以绿僵菌为出发菌，通过同源重组法获得了mad1基因敲除株(Δmad1)，并测定了野生株与Δmad1的生长率、产孢、萌发生物学特性。本发明还用野生株、Δmad1孢子悬浮液浸泡花生幼苗根部，以检测处理后花生根部亚麻酸代谢通路基因的转录水平。实验结果表明：与野生株相比，Δmad1的萌发率、产孢量显著降低，Δmad1在作用于植物后显著抑制了亚麻酸代谢通路基因的转录，表明Mad1可以促进绿僵菌的产孢及萌发，上调亚麻酸代谢通路基因转录水平。本发明为真菌菌株的改良及工业化生产提供理论支持，为Mad1诱导植物响应对调控绿僵菌与植物的互作提供基础数据。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及Mad1蛋白在调控真菌产孢与萌发及植物亚麻酸代谢中的应用。

背景技术

绿僵菌作为一种昆虫病原真菌，由于具有广泛的杀虫能力，被用于防治农林害虫。如蝗虫、蛴螬等。经过漫长的生物进化，衍生出腐生、植物共生、昆虫致病三种生活方式。近年来绿僵菌已被研制成各种类型的生物制剂，用于防治蝗类害虫，且生物防治效果显著。目前由于绿僵菌不同菌株的侵染水平、萌发率、毒力不同，对研制出的生物制剂的防治能力有显著影响。所以需要对控制真菌生物学特性的基因进行探究及改良，在绿僵菌作为绿色可持续发展的微生物制剂方面进行突破。金龟子绿僵菌粘附素Mad1(adhesin-likeprotein1)在N端有疏水信号肽序列，在C端具有高度保守的糖基磷脂酰肌醇(GPI)细胞壁锚定位点，通过乙醇胺磷酸盐桥接于核心聚糖上，另有一个磷脂结构将GPI锚连接在宿主细胞膜外侧。Mad1在中间区域包含苏氨酸(Thr)的串联重复序列。在末端区域含脯氨酸(Pro)串联重复序列，另外Mad1结构中有一个含有8个半胱氨酸的CFEM功能结构域，含这种结构域的蛋白可以作为细胞表面受体、信号转导者或与宿主相互作用的粘附分子。有研究表明Mad1敲除后，绿僵菌对蝗虫后翅的黏附能力降低，对蝗虫的毒力显著降低，且Mad1影响细胞的分裂和细胞骨架的形成。但Mad1是否会影响真菌的产孢，萌发及生长速率，目前尚未见相关报道。

近年研究发现，绿僵菌能够在植物根际和进入植物体内宿存，且促进植物生长。用绿僵菌分生孢子处理柳枝稷(Panicum virgatum)和菜豆(Phaseolus vulgaris)后，可促进根毛及其侧根生长。以增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,eGFP)标记的金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)接种玉米(Zea mays)14d后，通过定性和定量PCR从玉米根DNA中扩增到egfp片段，通过激光共聚焦(laser scanning confocalmicroscopy,LSCM)技术检测到定植于玉米根中带绿色荧光的菌丝，证明绿僵菌可以定植于玉米根部。亚麻酸代谢产物JA是植物生长发育，抵御逆境胁迫的一类重要植物激素，目前已被很多研究证明JA在包括丛枝菌、根瘤菌等有益微生物与植物的互作中发挥重要作用，有研究表明当真菌与植物共生中给予JA或MeJA时，诱导植物黄酮类化合物的合成，进而作为早期的信号诱导丛枝菌菌丝孢子的萌发，促进与植物共生。有研究发现一种丛枝菌根真菌在大麦根部定植，导致内源性JA水平升高，并在含有丛枝菌的细胞中表达了JA响应基因及生物合成相关基因，证实菌根植物中JA的增加可能是菌根共生形成的必要条件。而Mad1作为黏附蛋白在绿僵菌与植物互作中，如何协助绿僵菌定殖植物根部目前未知。

发明内容

本发明的第一个目的是提供Mad1蛋白质或与Mad1蛋白质相关的生物材料的新用途。

本发明提供了Mad1蛋白质或与Mad1蛋白质相关的生物材料在调控真菌产孢和/或萌发中的应用；

本发明还提供了Mad1蛋白质或与Mad1蛋白质相关的生物材料在调控植物亚麻酸代谢通路基因表达水平中的应用。

所述Mad1蛋白质是如下a)或b)或c)或d)所示的蛋白质：

a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；