稻瘟病(Magnaporthe grisea)研究進(jìn)展圖片

稻瘟?。∕agnaporthegrisea）研究進(jìn)展

一.前言

Mangaporthegrisea（Hebert）Barr是異宗配合的子囊菌，它主要引起早熟禾科（Poaceae）許多種的病害。完全可育菌系是自身可育的雌雄同株體，具有交配位點MatI等位交換給予交配親和性。最近已報道，從瓶狀體產(chǎn)生新月形小分生孢子（平均大小6μm長，0.7μm寬），是由菌管產(chǎn)生的稻瘟病菌根據(jù)其在不同水稻栽培品種的致病力不同分為若干個小種或致病小種。關(guān)于稻瘟病菌致病性變異的程度與致病小種之間的聯(lián)系已引較大爭議。遺傳研究已能確定穩(wěn)定的和不穩(wěn)定無毒基因，雖然這些研究中描述不穩(wěn)定的程度沒有出現(xiàn)象歐世璜報道那樣極度異常。直接從田間來的病菌分離菌株所表明的可育性的程度高度不同，從高度可育雌雄同體，到完全不育的菌系，雌性可育菌系，僅僅與雌雄同體交配。大多數(shù)從田間分離的水稻病菌可育性很差

對水稻上的致病菌進(jìn)行遺傳分析細(xì)小染色體是否是導(dǎo)致低可育性的原因，但已經(jīng)顯示小染色體與低水平的可育性之間有相關(guān)性?，F(xiàn)已進(jìn)行限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）圖譜，克隆致病基因

已有的細(xì)胞學(xué)研究已表明M.grisea有6個染色體,核型研究已鑒定了7個連鎖群。圖譜事例將可產(chǎn)生對稻瘟病研究有價值的資源，已描圖控制寄主?；缘膸讉€基因，根據(jù)圖譜位置已克隆2個寄主專化性基因.已克隆具有潛在的或已被證實了作用的致病性基因，現(xiàn)在充分證明通過基因干擾技術(shù)零點突變產(chǎn)生二、M.grisea群體

1．M.grisea種內(nèi)的寄主?；?/p>

分子分析現(xiàn)正在確定M.grisea的寄主種?；缘膩喨后w。核糖體DNA多態(tài)性分析（RFLP和ITS序列）確定至少6個主要的病原菌單模式，每一個有一組限制性寄主種?；Ｊ健Ｋ?、稷屬多個種（Eleusinespp）、小麥，相對應(yīng)1、2、3rDNA類群，顯示密切相關(guān)，ITS核苷酸0.3和1%差異，4、5、6rDNA群基因型與先前的類群和彼此之間高度不同，ITS序列差別范圍為6-89%。線粒體DNA序列多態(tài)性分析能獨立確定寄主?；詥文Ｊ健Ｋ尽⑿←満宛伲‥leusine）病原菌有密切相關(guān)線粒體DNA（mtDNA）類型，Ia、Ib、Ic和Ie，其大小為1個或2個限制性片斷的小差異。水稻病原菌屬于單一群體，稷屬（Elousine）和馬唐屬（Digitaria）病原體，每一類是分成兩個密切相關(guān)群體，而狼尾草屬（Peurisetum）病原菌屬于兩個較遠(yuǎn)的相關(guān)群體。2．稻瘟病菌群體的無性譜系

從田間和地理位置的隔離的相對交配型菌系的菌株生殖水平低，表明侵染水稻的田間群體主要是無性繁殖。Levy等（1991）通過用中間重復(fù)DNA序列亞克隆為pCB586的分子分析稻瘟菌群體。清楚論證稻瘟病菌群體的無性特征，在稻瘟菌中，MGR586指紋有50以上可改變的EcoRI片段，范圍0.7-20kb，這些片段是分散在所有的染色體上.Levy證實了在南美洲病菌群體分為8個明顯不同的類群（譜系），且每一個類群是通過同一祖先無性繁殖所致。指紋分析現(xiàn)已經(jīng)在世界范圍確定這些類群。這一簡單從把稻瘟病菌類群看作為幾組固定的譜系，比在不同的水稻栽培品種上通過毒力測試確定幾百水稻致病類型結(jié)構(gòu)來說提供更多的信息。如果譜系信息有預(yù)測病菌分離株的小種結(jié)構(gòu)和這些分菌株的潛在變異，群體中譜系結(jié)構(gòu)對育種者應(yīng)當(dāng)是非常有意義。含金字塔形的譜系專化抗病基因為基礎(chǔ)的譜系?；杂N策略，有效抵抗一個特殊無性群體的所有菌系，在水稻中有可能推進(jìn)持久抗性育種。三、致病的分子機(jī)理

1．侵入

2．?dāng)U展

3．孢子形成1．侵入

稻瘟病菌已進(jìn)化了一種復(fù)雜的機(jī)械侵入寄主組織的機(jī)理，使用一種專門的附著胞，可能產(chǎn)生最高的所知膨脹壓。

附著胞發(fā)育特征包括附著胞孔，與基質(zhì)相連接，孔壁的覆蓋物，和有局部濃縮的侵入栓,細(xì)胞外的粘液和膠質(zhì)物在侵入過程起關(guān)鍵作用。遺傳或化學(xué)方法阻止黑色素DHN的生物合成，使附著胞不能產(chǎn)生侵染功能。沉積在原生質(zhì)膜和附著胞壁較厚一層黑色素，在附著胞內(nèi)對可溶性小分子滲透性起著柵欄作用。對構(gòu)建巨大的侵染栓壓力起關(guān)鍵作用，估計在8obar，對非生物降解，人工表面病菌使用機(jī)械侵入方式，調(diào)節(jié)壓力。構(gòu)建的可溶性分子可能來源于糖原的分解，因為在侵入前壓力構(gòu)建期，細(xì)胞質(zhì)糖原球體消失。限定在表皮細(xì)胞的酶也可能在滲透過程起作用.Weigard等克隆了M.grisea角質(zhì)酶基因，CUTI，但是CUTI基因功能的喪失對致病性沒有明顯的影響。

LeeandDeau(1994)表明疏水性是關(guān)鍵因素

硬度是誘導(dǎo)因素的關(guān)鍵似乎表面局部解剖學(xué)與誘導(dǎo)性之間無關(guān)。疏水的玻璃表面誘導(dǎo)的矛盾性結(jié)果可能由于菌株不同，或?qū)τ卸喾N物質(zhì)污染的表面系統(tǒng)的敏感性，可能刺激附著胞的形成。

Talbot等鑒定了MPG1，在侵染結(jié)構(gòu)起修飾作用的基因

克隆的MPG1基因編碼一小的，分泌富含半胱氨酸的蛋白質(zhì)，具有病菌疏水的特性。

Lee和Dean證明cAMP在干擾侵染結(jié)構(gòu)形成時起的作用。加入外源的cAMP和篩選的cAMP類似物，在非誘導(dǎo)的表面刺激對附著胞的形成。2．?dāng)U展

狹窄侵入栓膨大形成初生菌絲，隨后有差別的成為一種膨大的鱗莖形的次生菌絲，通過寄主組織擴(kuò)展。病菌在植物組織內(nèi)鱗莖形狀的菌絲明顯不同在瓊脂培養(yǎng)基上的細(xì)長絲狀菌絲，可能是為了適應(yīng)寄主組織不利的生存環(huán)境。若干對植物具毒性的病菌代謝物在稻瘟病菌致病過程起作用。細(xì)格孢酸CTA，來源一種環(huán)化的乙酰基異亮氨酸。在植物保素中具代表性的，因為與真菌的培養(yǎng)繁殖有聯(lián)系。TA被認(rèn)為決定寄主定殖的范圍時起作用。3．孢子形成

M.grisea分生孢子的形成是全裂的，一個分生孢子通過分生孢子梗的頂端膨脹產(chǎn)生，然后分生孢子梗頂端向一邊生長產(chǎn)生下一個分生孢子，在成熟的分生孢子梗產(chǎn)生多個合軸的分生孢子。Conl-至Cno7-，是經(jīng)REMI轉(zhuǎn)化作用，使用化學(xué)誘變劑或扦入誘變方法分離的。兩個突變體，Con5-和con6-，沒有產(chǎn)生任何分生孢子，其它五個類型突變體顯示出孢子的形成減少和發(fā)育缺陷。

四．寄主專化性的遺傳控制

1.PWL寄主?；蜃?/p>

2．AVR2-YAMO無毒基因族遺傳分析鑒定2個基因，來自狗尾草病菌的PWL1，來自水稻病菌的PWL2，各自對M.grisea菌系侵染彎葉畫眉草能力起主要作用。在水稻致病系統(tǒng)是典型的基因?qū)蛳到y(tǒng)，病菌中的AVR基因與寄主中特定的抗病基因功能性表現(xiàn)對應(yīng)關(guān)系。許多研究確定單一基因控制水稻品種的?；?，一些研究顯示復(fù)雜分離現(xiàn)象，有2個或多個致病基因控制特定寄主?；浴?.PWL寄主?；蜃?/p>

PWL2，來自稻瘟病菌Guy11的?；蚩刂魄秩緩澣~畫眉草的能力，在實驗室研究中出現(xiàn)遺傳不穩(wěn)定性。非致病的模式菌株頻頻出現(xiàn)致病突變體

PWL2基因編碼一個富含甘氨酸，疏水多肽，包括145個氨基酸區(qū)域

在多種雜草種病原M.grisea中表明與PWL2有同源性的DNA序列的分布。水稻的多數(shù)病菌和馬唐屬的病菌含有與PWL2相似的同源序列。稷屬病菌同源性較少。含有PWL1基因的病菌與PWL2有較少同源性片斷，這種同源性導(dǎo)致克隆PWL1基因的全部功能。

第二個惰性基因，PWL