禾谷镰刀菌甾醇14α-脱甲基酶(CYP51)与三唑类杀菌剂互作研究

作者
钱恒伟
摘要
由禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病是全球性的麦类真菌性病害,不仅降低产量造成巨大的经济损失,另外,染病麦粒中所含有的真菌毒素对人畜健康安全产生了严重的威胁。目前,生产上对于小麦赤霉病的防治主要依靠化学药剂防治,早期苯并咪唑类杀菌剂使用较为广泛,但由于作用位点较单一,在田间出现了较为严重的抗药性现象。近年来在生产上,三唑类药剂(戊唑醇,三唑酮)逐渐替代苯并咪唑类杀菌剂成为防治小麦赤霉病的主要杀菌剂,效果较好。该类杀菌剂主要作用于甾醇生物合成中的14α-脱甲基酶(CYP51),使真菌麦角甾醇的合成受阻,从而破坏细胞膜功能,起到杀菌的功能。
    本研究旨在探究禾谷镰刀菌CYP51蛋白与三唑类杀菌剂精细互作,明确禾谷镰刀菌对三唑类杀菌剂潜在的抗性风险与机制。主要研究结果如下:
    1.利用原核表达系统对禾谷镰刀菌3个CYP51蛋白进行表达,结果显示禾谷镰刀菌CYP51B全长蛋白在大肠杆菌表达系统中不表达,截去跨膜区域后,蛋白成功表达,但是大部分蛋白主要以不可溶的包涵体存在,其中少量可溶蛋白极不稳定;利用结合光谱法测定重组表达的 FgCYP51B蛋白与戊唑醇、三唑酮的体外结合能力,但未能检测到450 nm处的吸收峰;CYP51A全长以及截去跨膜区域后的截短体蛋白均以包涵体的形式存在;CYP51C全长蛋白在大肠杆菌中表达,但不可溶。
    2.通过基因定点突变将禾谷镰刀菌CYP51B蛋白第123和137位氨基酸由酪氨酸突变为组氨酸,并获得转化子,测定了突变体对戊唑醇、丙环唑和三唑酮的敏感性。其中,Y137H突变体对戊唑醇的敏感性降低,出现抗性现象;分子对接同时证明了野生型FgCYP51B蛋白比突变体的FgCYP51B(Y137H)与戊唑醇有更高的亲和力。
    3.实验采用菌丝生长速率法测定了禾谷镰刀菌ΔFgCYP51A菌株对五种三唑类杀菌剂的EC50值,ΔFgCYP51A菌株对丙环唑、戊唑醇、烯唑醇、三唑醇和三唑酮的EC50值分别为0.024 mg/L,0.012 mg/L,0.148 mg/L,0.154 mg/L和0.474 mg/L。FgCYP51A基因敲除后,菌株对戊唑醇、三唑醇、三唑酮和丙环唑的敏感性均显著增加,而烯唑醇无明显变化。
关键词
小麦赤霉病;禾谷镰刀菌;14α-脱甲基酶;三唑类杀菌剂;麦角甾醇
页数
113
出版日期
2020-02-26
学位授予单位
青岛农业大学
学位年度
2017
学位
硕士
语言
chi
院系
植物病理学
导师
黄金光
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