香蕉枯萎病菌4号生理小种smy1基因的功能分析

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摘  要  Smy1是一种参与调控真菌生长的驱动蛋白。本研究克隆了香蕉枯萎病菌4号生理小种（Foc 4）驱动蛋白基因smy1，并采用同源重组技术获得smy1敲除的野生型Foc 4的smy1敲除突变体。通过测定突变体菌丝形态、生长速度、产生孢子量、对香蕉苗的致病力及对氰烯菌酯的敏感性，用于研究smy1在香蕉枯萎病菌的生长发育及对氰烯菌酯抗药性中的作用。结果表明，与野生型Foc 4相比，smy1敲除突变体生长缓慢、菌丝畸形、产孢量增加，对巴西蕉苗的致病力减弱，但对氰烯菌酯的抗性水平变化不大。由此推断smy1基因可能在Foc 4的生长发育、产孢以及致病力等方面具有重要作用。

关键词  香蕉枯萎病菌;基因敲除;致病力;smy1基因

中图分类号  S436.681      文献标识码  A

Effects of smy1 Gene Knockout on Physiological Function of Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4

HE Zhuang1，2， QI Yanxiang2， ZENG Fanyun2， DING Zhaojian2， LIANG Junwei1，2， ZHANG Xin2， PENG Jun2， XIE Peilan2， XIE Yixian2*

1. Institute of Tropical Agriculture and Forestry， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China; 2. Environment and Plant Protection Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract  Smy1 is a kinesin involved in the regulation of fungal growth. In the study， the smy1 kinesin gene of Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4 （Foc 4） was cloned. The smy1 knockout mutant of Foc 4 was obtained by homologous recombination technique. Besides observing the mycelial morphological characteristic， growth rate and sporulation of the mutants， pathogenicity to banana seedlings and sensitivity to fungicide were studied in order to reveal the role of smy1 played in the growth and development of F. oxysporum and resistance to fungicide. The results showed that， compared with the Foc 4 wild-type strain， the knockout mutants grew slowly， the mycelial morphology changed， the sporulation increased， and the pathogenicity to banana plantlets seedlings decreased， but the resistance level to fungicide changed little. This indicates that the smy1 gene may play an important role in the growth， sporulation and pathogenicity in Foc 4.

Keywords  Fusarium oxysporum; gene knockout; pathogenicity; smy1 gene

DOI  10.3969/j.issn.1000-2561.2019.12.019

香蕉枯萎病又称香蕉巴拿马病，属于检疫性病害，它的病原菌是尖孢镰刀菌古巴专化型（Fusarium oxysporum f. sp. cubense），是一种毁灭性土传病害，在热带、亚热带地区广泛传播，香蕉产业也曾因其造成巨大的经济损失[1]，目前还没有任何单一的生物或者化学药剂可以长期有效控制香蕉枯萎病。由多菌灵等苯丙咪唑类杀菌剂的大量和长期使用带来的田间抗药问题极其严重，氰烯菌酯活性高专性强，结构新颖独特，高效且价格低廉，对多种镰刀菌引起的植物病害都已有化学防治成功的报道，作为一种新型的杀菌剂被用来防治镰刀菌引起的危害，并取得了一定的效果[2]。

氰烯菌酯是一种结构新颖机制独特的新型杀菌剂，它能强烈抑制镰刀菌菌丝的生长[3]，毒性低且对植物没有药害[4]，并对镰刀菌属有专化性，对其他植物病原菌如白粉病菌、稻瘟病菌等活性较差或者完全没有活性[5]。通过荧光定位方法检测到氰烯菌酯能抑制其敏感菌株的肌球蛋白运动，氰烯菌酯对Ⅰ型肌球蛋白中ATP酶的活性有很强的抑制作用。而氰烯菌酯对镰刀菌独特专一的抑制作用，是因为镰刀菌与其他真菌的Ⅰ型肌球蛋白氨基酸序列有较大差异[6]。

在酵母（Saccharomyces cerevisiae）中，Smy1蛋白是Ⅴ型肌球蛋白Myosin5的协作蛋白，smy1具有部分互补myosin2B基因的功能作用，而通过酵母双杂实验表明smy1和myosin2B具有较强的互作关系。在镰刀菌中，myosin5的点突变赋予了禾谷镰刀菌对氰烯菌酯的抗性，不同位置的点突变导致不同程度的抗性[7]。而其他两个肌球蛋白通过与myosin5的相互作用和调控表达来综合调节对氰烯菌酯的抗性。有研究表明，smy1突变体致病力下降是因為镰刀菌中smy1基因对毒素合成表现为正调控，毒素下降是突变体致病力下降的主要原因[8]。因此，研究smy1基因对氰烯菌酯的抗药性调控也很有必要。

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