禾谷炭疽菌中氨基酸通透酶（GAP3）基因的功能研究

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1、Ｓ４３２．１３０分类号：Ｑ９４．２单位代码：１１８３研究生学号：２０１５８６２０１７密级：公开吉林大学硕士学位论文学术学位（）禾谷炭疽菌中氨基酸通透酶基因的功能研究ＴｈｅＢｉｏｌｏｉｃａｌＲｏｌｅｓｏｆｔｈｅＧｅｎｅｒａｌＡｍｉｎｏＡｃｉｄＰｅｒｍｅａｓｅＧｅｎｅｉｎｇＣｏｌｌｅｔｏｔｒｉｃｈｕｍｒａｍｉｎｉｃｏｌａ（Ｃ．．ＧＡＰ３）ｇｇ作者姓名：包丽娜专业：植物保护研究方向：分子植物病理学指导教师：张世宏教授培养单位：植物科学学院２０１８年６月禾谷炭疽菌中氨基酸通透酶（G

2、AP3）基因的功能研究TheBiologicalRolesoftheGeneralAminoAcidPermeaseGeneinColletotrichumgraminicola（C.g.GAP3）作者姓名：包丽娜专业名称：植物保护指导教师：张世宏教授学位类别：农学硕士答辩日期：2018年5月30日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。

3、吉林大学博士学位论文原创性声明，本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在也导教师的指导下独立进行研宄工作所取得的成果，。除文中已经注明引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名：日期：知屬年／月尽日中文摘要禾谷炭疽菌中氨基酸通透酶（GAP3）基因的功能研究玉米是我国最主要粮食作物之一。近年来，由于单一高产品种的大面积推广，导致新老病害频繁发生，其中以玉米炭疽病、大斑病、小

4、斑病等叶部病害最为突出。由禾谷类炭疽菌（Colletotrichumgraminicola）引起的玉米炭疽病，在玉米的各种植区均有发生，该病害会造成叶片坏死，形成褐色化病斑，在灌浆期尤为严重。并且该病害的发生会阻碍玉米的光合同化作用,影响玉米的产量。禾谷炭疽菌（C.graminicola）在田间以新月形单孢单核的分生孢子为主要侵染源，其全基因组序列已经释放，而且易于接种和遗传转化，因此炭疽菌是继稻瘟病菌之后的又一模式生物。研究炭疽菌致病机制有助解析玉米炭疽病发病的本质，为有效控制玉米炭疽等叶斑病提供理论支撑。氮是组成生物体的基本元素，适宜的氮源在微生

5、物的生活史中起着极其重要的作用。本实验室前期已经获得一株ASADH突变株，该突变株是天冬氨酸家族中一种重要的酶类-腺苷酸半缩脱氢酶，在生物体内氨基酸的合成过程中扮演重要角色；在稻瘟病菌中，该基因缺失导致菌株对过氧化氢敏感，而且致病力降低，由于炭疽菌较稻瘟病菌具有更长的活体侵染过程，当病原菌在植物体内不能合成氮源时，是否能从寄主吸收相应的氮源？本研究将针对一个与氨基酸转运相关的一种酶类——氨基酸通透酶进行研究，通过ATMT转化法在禾谷炭疽菌中得到了缺失氨基酸通透酶的突变体，ΔGAP3，并对它进行了致病性、抗氧化特性，以及氨基酸转运等生物学研究，研究结果

6、如下：本研究以一个稻瘟菌中的GAP基因为出发点，通过基因的序列比对，在禾谷炭疽菌中找到了同源性序列，该序列与稻瘟菌中的GAP3基因序列MGG_0517.6同源性为62.65%。通过生物信息学分析可知，该蛋白有跨膜结构域（transmembraneregion），将GAP3的氨基酸序列进行NCBIBlast蛋白比对推测，该蛋白位于细胞膜上，具有氨基酸转运功能。在NCBIBlast中比对发现，与禾谷炭疽菌亲缘关系最近的均为植物炭疽菌，通过NJ法建立系统发育树，分析可知，与疏纹刺孢菌进化距离最近，与茶炭疽以及松针炭疽进化距离较远。对GAP3进行基因敲除，基

7、因敲除突变体ΔGAP3的菌落颜色与野生型相I比，无论是CM还是PDA培养基上均有较旺盛白色气生菌丝产生，但突变体的产孢量和萌发率明显降低说明GAP3可能与禾谷炭疽菌生长和发育有关，参与了炭疽菌的生长发育过程；同野生型菌株相比，突变体菌落和菌丝颜色变浅，暗示ΔGAP3的缺失可能影响了黑色素的代谢；突变体ΔGAP3在洋葱表皮和玉米叶片上的侵染速度并无显著的变化，但用ΔGAP3菌株接种玉米（整株或部分叶片），病斑少而小，表明GAP3参与了禾谷炭疽菌的致病过程。研究还发现，ΔGAP3突变株对过氧化氢的敏感程度与野生型相比有明显的变化，在不同浓度过氧化氢的平板

8、中，随着浓度的增大，突变体GAP3菌落直径的下降速率比野生型小；对菌株体内过氧化氢含量进行了测定，发现突变株