1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
小麦赤霉病菌(Gibberella zeae,无性态Fusarium graminearum)是引起小麦赤霉病的重要病原菌之一,该病害不仅严重威胁小麦的产量,而且在小麦谷粒中产生的毒素严重影响小麦品质[1],威胁我国的粮食和食品安全。由于小麦品种缺乏对小麦赤霉病菌的抗性种质资源,目前小麦赤霉病的防控仍是在扬花期施用化学药剂为主。自上世纪80年代以来,以多菌灵为主的苯并咪唑类杀菌剂是长江中下游地区广泛施用的主要药剂之一,但由于其作用靶标单一,且长期大面积不合理施用,在生产上陆续监测到了抗药性菌株。
丝状真菌对苯并咪唑类药剂的抗性与β-微管蛋白有关的证据来自于Hollomon等的研究:体外表达的β-微管蛋白能够与药剂直接结合,并且第198位氨基酸的突变大大减少了这种互作[2]。除第198位突变之外,还有第6位、50位、167位和200位突变的报道。遗传分析结果证明,赤霉病菌对多菌灵的抗性由一个主效基因控制[3]。在抗性菌株中未检测到α-tub、α2-tub、β1-tub和γ-tub氨基酸的突变。陈长军等研究表明,多菌灵抗性水平与β2-tub编码蛋白的点突变有关,β2-tub的第167(Phe突变为Tyr)或200位(Phe突变为Tyr)的氨基酸突变能使菌株获得中等水平抗性,而第198位(Glu突变为Leu)的突变可使菌株获得高度抗性[4]。对β2-tub的第50、167、198或200位分别进行点突变,进一步证实不同位点导致了不同水平的抗性。即使同一位点相同突变,抗性菌株的抗性水平亦不同。
研究菌株抗药性的分子机制,对合理施用药剂、开发新药剂作用靶标以及对避免赤霉病爆发流行、保持对麦类赤霉病流行危害的有效控制,保证作物的高产、优质和稳产,延长骨干杀菌剂多菌灵的使用寿命具有重要意义。
2. 研究的基本内容和问题
1. 研究目标
目前已知禾谷镰孢菌β2-微管蛋白第Y50C、F167Y、E198Q、E198K、E198L、F200Y位点突变导致对多菌灵产生不同水平的抗性,其中Y50C、E198Q为低抗、F167Y、F200Y为中抗,E198K、E198L为高抗。
为了进一步完善不同植物病原菌对多菌灵的抗药性机制,本研究拟通过构建禾谷镰孢菌E198A人工点突变技术验证禾谷镰孢菌β2-微管蛋白E198A突变基因型是否导致对多菌灵产生抗药性。
3. 研究的方法与方案
1. 研究方法
本实验中用到CTAB法提取DNA、PCR扩增技术、PEG介导的原生质体遗传转化技术以及Southern blot杂交等分子生物学技术。
2. 技术路线
4. 研究创新点
1. 特色:通过人工点突变载体进行植物病原菌的抗药性机制研究。
2. 创新:首次验证禾谷镰孢菌E198A是否导致对多菌灵产生抗药性。
5. 研究计划与进展
1.2016.08-2016.09:人工构建禾谷镰孢菌E198A点突变载体;
2.2016.10-2016.11:PEG介导的禾谷镰孢菌原生质体遗传转化;
3.2016.12-2017.01:目的转化子的筛选与验证;
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