农业生物技术学报

作者：柳健虎, 张康, 藏金萍, 曹宏哲, 张靖, 邢继红, 董金皋

单位：河北农业大学 生命科学学院/河北省植物生理与分子病理学重点实验室/河北农业大学 真菌毒素与植物分子病理学实验室,保定 071000

关键词：禾谷镰孢菌,过氧化物酶家族基因,系统进化,基因表达,

基金：国家重点研发计划-粮食丰产增效科技创新专项(No. 2016YFD0300704);国家玉米产业技术体系(CARS-02-12)

过氧化物酶作为病原真菌抗氧化防御系统的主要组分,能够清除来源于植物体产生的活性氧(reactive oxygen species, ROS),促使病原菌成功侵染宿主植物细胞,禾谷镰孢菌(Fusarium graminearum)过氧化物酶(peroxidase,POX)的相关研究尚未见报道。本研究利用生物信息学手段搜索真菌过氧化物酶基因的数据库,获得了31个禾谷镰孢菌过氧化物酶基因,系统进化分析和保守结构域分析均将其分为18个亚家族。对过氧化物酶家族基因的表达模式进行分析,发现FgPOX (禾谷镰孢菌过氧化物酶, Fusarium graminearum peroxidase)-13、FgPOX-17、FgPOX-16、FgPOX-19等基因在菌丝和分生孢子中均具有较高表达水平,FgPOX-24、FgPOX-29在菌丝中表达水平较高,FgPOX-11、FgPOX-10、FgPOX-4、FgPOX-23在分生孢子中表达水平较高。对过氧化物酶家族基因在侵染过程中的表达规律进行分析,发现FgPOX-13在病菌侵染过程中表达水平明显升高并保持较高水平,FgPOX-17、FgPOX-28、FgPOX-30等基因在病菌侵染的早期表达水平较高,FgPOX-12、FgPOX-10、FgPOX-23等基因在病菌侵染的后期表达水平较高。进一步利用qRT-PCR技术对禾谷镰孢菌过氧化物酶家族基因在H2O2胁迫条件下表达规律进行分析,发现FgPOX-1、FgPOX-4、FgPOX-6、FgPOX-9、FgPOX-10、FgPOX-22、FgPOX-30的表达水平是正常条件下的20倍以上,FgPOX-9、FgPOX-13等随着H2O2胁迫时间的延长,表达水平明显增高,而FgPOX-1、FgPOX-21等随着H2O2胁迫时间的延长,表达水平明显降低。本研究明确了禾谷镰孢菌过氧化物酶家族基因数量、系统进化关系、保守结构域,以及在病菌不同组织、侵染过程和响应H2O2胁迫中的表达规律,为阐明禾谷镰孢菌过氧化物酶家族基因的功能提供了基础资料。

来源：2019年第6期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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