氧酰基载体蛋白还原酶基因FgOAR1对禾谷镰孢生长、发育和致病的影响

作者：宫安东; 雷银玉; 吴楠楠; 刘景榕; 宋梦鸽; 张艺美^*; 杨光; 杨鹏

来源：中国农业科学, 2023, 56(24): 4854-4865.

• 禾谷镰孢
• 小麦赤霉病
• 基因敲除
• FgOAR1
• 致病力

【背景】禾谷镰孢(Fusarium graminearum)是引起小麦赤霉病(Fusarium head blight)的主要病原真菌，侵染后导致作物品质和产量下降，同时产生多种真菌毒素，严重危害粮食生产和人类健康。氧酰基载体蛋白还原酶(3-oxoacyl ACP reductase,OAR1)催化羧酰基载体蛋白还原成氧酰基载体蛋白，在脂肪酸的生物合成过程中具有重要作用。【目的】构建FgOAR1基因缺失突变体，研究其表型、显微结构、孢子产量、有性生殖和致病力等的变化，探究FgOAR1的生物学功能，揭示其对禾谷镰孢生长、发育和致病的影响，为新型抑菌作用靶点的筛选及小麦赤霉病的防控提供科学依据。【方法】以禾谷镰孢野生型菌株PH-1为材料，应用Split-Marker基因敲除技术，构建FgOAR1基因缺失突变体(ΔFgOAR1),Gap-repair技术获得缺失基因的回补突变体(ΔFgOAR1-C)；将PH-1、ΔFgOAR1和ΔFgOAR1-C菌株分别接种到常规培养基，观察菌落表型变化并测定脂肪酸含量差异；接种到含刚果红(Congo-Red)、SDS、NaCl和H2O2的压力筛选培养基中，观察菌丝在压力培养条件下的生长状况；接种CMC培养基，比较分生孢子产量差异；接种胡萝卜培养基，观察有性生殖及孢子性状；分别进行小麦胚芽鞘和穗部接种，统计发病率和毒素产量，比较突变体与野生型菌株的致病力差异。【结果】与野生型PH-1菌株相比，在PDA、YEG和CM培养基中ΔFgOAR1突变体未呈现明显表型变化，在0.7 mol·L-1 NaCl、0.03%H2O2、0.01%SDS和300μg·m L-1Congo-Red等压力培养条件下，突变体菌落直径显著低于野生型PH-1，表明FgOAR1与禾谷镰孢细胞膜和细胞壁的合成相关；ΔFgOAR1突变体在液体培养基中的分生孢子产量(8.1×105个/mL)显著低于PH-1(1.26×106个/mL)，接种小麦胚芽鞘和麦穗后，ΔFgOAR1突变体的致病力显著低于野生型菌株PH-1。【结论】禾谷镰孢中FgOAR1参与脂肪酸的生物合成，对细胞膜合成具有重要作用，该基因缺失导致突变体抗逆性降低，分生孢子产量下降，且致病力显著降低，FgOAR1对禾谷镰孢的生长、发育和致病具有重要作用。

• 单位
  信阳师范学院; 生命科学学院