[發(fā)明專利]大麥條紋病致病性基因Pgpg及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211546043.0
• 申請日: 2022-12-05
• 公開（公告）號: CN116218886A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 司二靜;王化俊;郭銘;汪軍成;姚立蓉;孟亞雄;李葆春;馬小樂;楊軻;劉海穎;祁天濤
• 申請（專利權(quán)）人: 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N15/56
• 分類號: C12N15/56;C12N15/80;C12N1/15;C12R1/645
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊唯

大麥條紋病(Barley?leaf?stripe)作為大麥(Hordeum?vulgare?L.)中發(fā)生普遍的主要病害之一，由真菌麥類核腔菌(Pyrenophora?graminea)引起，該病害的普遍發(fā)生使得大麥的經(jīng)濟和營養(yǎng)價值大幅降低。多聚半乳糖醛酸酶是病原真菌產(chǎn)生的一類果膠酶(PG)，能夠降解植物胞間層，在病原真菌侵染寄主過程中發(fā)揮著重要作用。本發(fā)明提供了大麥條紋病菌多聚半乳糖醛酸酶的篩選和鑒定，共鑒定出5個多聚半乳糖醛酸酶，并闡明了Pgpg1基因及其致病機理，通過RNA干擾和過表達(dá)的技術(shù)獲得Pgpg1突變株，進一步研究表明該基因參與調(diào)控菌株營養(yǎng)生長和致病性中的應(yīng)用。這將為揭示PG對該病菌分子致病機制及尋找靶標(biāo)基因來防治大麥條紋病研究提供依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及大麥條紋病菌致病性PG基因，及其調(diào)控菌絲生長速率及沉默和(或)過表達(dá)該基因后降低和(或)升高大麥條紋病的致病性的應(yīng)用。

背景技術(shù)

在大麥的生長發(fā)育過程中，存在的病害種類繁雜多樣。其中由真菌麥類核腔菌(Pyrenophora?graminea)侵染引起的條紋病是大麥的主要病害之一，嚴(yán)重影響了大麥的產(chǎn)量和品質(zhì)。該病害是由種子帶菌引起的系統(tǒng)侵染性真菌病害，其病原菌的無性階段Drechslera?graminea(RabenhSchlecht)Schoemaker為禾內(nèi)臍蠕孢，半知菌亞門、內(nèi)臍蠕孢屬，有性階段Pyrenophora?graminea為麥類核腔菌，子囊菌亞門、核腔菌屬^[1-2]。主要癥狀是受病原菌侵染后的大麥葉片會產(chǎn)生和葉脈平行的條紋狀病斑，并不斷延展，最終導(dǎo)致葉片枯死，穗部發(fā)生畸變不結(jié)實或種子帶菌^[3]。該病害作為一種世界性病害，在北歐、地中海地區(qū)及我國長江流域等多個麥區(qū)均有發(fā)生。在一些重病地，植株死亡率可達(dá)到30％-40％，對大麥的穩(wěn)產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅^[4]。因此，研究該病病原菌的致病機制就顯得尤為重要。

果膠是植物細(xì)胞初生壁中間層及植物細(xì)胞胞間層的主要成分。大多病原真菌都能合成果膠酶類，包含多聚半乳糖醛酸酶(Polygalaturonase,PG)、果膠裂解酶、纖維素酶在內(nèi)的一系列水解酶^[5]。其中，PG作為水解植物細(xì)胞初生壁中間層及胞間層的主要成分之一，endo-PG是病原菌侵染寄主時分泌的首個水解酶，經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)PG與病原菌侵染寄主植物、發(fā)揮致病性具有重要聯(lián)系^[6]。Torto等通過實時熒光定量檢測馬鈴薯晚疫病菌(P.infestans)pipg1基因的表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)該基因在馬鈴薯晚疫病菌與馬鈴薯互作中大量表達(dá)，并且pipg1編碼蛋白具有致病活性^[7]；Jia等在辣椒疫霉菌(Phytophthora?capsici)的致病性與PG編碼酶活性的相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn)，辣椒疫霉菌的致病性與PG活性成正比，隨著酶活性的提高，辣椒疫霉病害加重^[8]；目前，PG已經(jīng)在多種病原菌侵染相應(yīng)寄主中發(fā)揮作用得到研究報道。但迄今為止，大麥條紋病菌的PG基因還未有相關(guān)研究報道。

本研究從大麥條紋病菌測序菌株的全基因組數(shù)據(jù)中鑒定PG家族成員并進行生物信息學(xué)分析，研究PG基因在大麥條紋病菌與寄主互作時的表達(dá)情況，及通過基因干擾和過表達(dá)的方法研究Pgpg1基因的功能，旨在闡明Pgpg1在大麥條紋病菌營養(yǎng)生長與致病性中發(fā)揮的作用，為揭示Pgpg1對該病菌分子致病機制及尋找靶標(biāo)基因來防治大麥條紋病研究提供依據(jù)。現(xiàn)有技術(shù)存在的問題：現(xiàn)有技術(shù)中未見大麥條紋病Pgpg基因及該基因相關(guān)應(yīng)用的報道。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種大麥條紋病致病性基因Pgpg1，以應(yīng)對該病害靶標(biāo)基因的需求，運用RNA干擾和過表達(dá)技術(shù)獲得基因Pgpg1的突變株，進一步提供了該基因在生長分化和致病性等方面的應(yīng)用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

1.大麥條紋病致病性基因Pgpg1，所述Pgpg1基因CDS序列如SEQ?ID?NO：1所示。