以球孢白僵菌为代表的杀虫真菌在害虫生物防治中具有广阔的应用前景。本课题围绕杀虫真菌侵染毒力这个主题,以重要害虫斜纹夜蛾为靶标,通过研究白僵菌多蛋白桥联因子1基因(BbMBF1)决定其毒力的分子机制,探求增强杀虫真菌毒力的新途径。第一,通过评价该基因缺失前后菌株侵染和抗逆活性,阐明该基因在有效侵染寄主过程中的生物学功能;第二,通过分析野生与敲除菌株在氧化胁迫与非胁迫条件下的差异表达基因,阐明该基因控制的下游基因和调控机制;第三,通过鉴定、分析经BbMBF1介导的转录因子功能,阐明转录因子与BbMBF1的结合模式及其对下游基因的调控机制;最后,利用BbMBF1所介导的关键基因构建抗逆和毒力俱增的重组菌株。本项目将首次阐明MBF1基因在丝状真菌中的功能与调控,有助于形成关于抗氧化系统参与杀虫真菌侵染的新认识,有利于开辟全新的技术策略以增强生防真菌毒力,从而对推动真菌杀虫剂的技术进步具有重要意义。
Beauveria bassiana;multiprotein bridging factor 1;thermotolerance;resistance to oxidation;virulence
本项目围绕杀虫真菌球孢白僵菌抗逆生物学,以探究参与生防真菌氧化耐受的生理和调控机制为目标。首先,通过报告基因融合技术,分析BbMBF1蛋白在细胞中的定位。结果表明结果显示,BbMBF1因子一直定位于分生孢子、芽管、芽生孢子和菌丝的细胞核中。其次,通过基因敲除技术鉴定了BbMBF1的生物学功能。BbMBF1 参与菌体形态发育、胁迫响应和致病力。第三,分析分析野生菌株和敲除菌株在热激条件下的差异转录组,阐明 BbMBF1基因控制的参与菌体热激响应的下游基因。富集分析显示非热激条件下下调基因主要富集在代谢、细胞运输、转录、细胞防御和与环境互作等方面。在热激条件下,下调基因主要富集在代谢、细胞运输和细胞救援,包括许多参与糖类和脂类代谢、次级代谢及功能未知的蛋白。第四,通过分析野生菌株和敲除菌株在氧化胁迫条件下的差异表达基因,阐明 BbMBF1基因控制的参与菌体氧化胁迫响应的下游基因。富集分析表明下调的差异表达基因与代谢,细胞运输,细胞营救和防御,与环境的相互作用相关。氧化胁迫条件下受BbMBF1调控的基因启动子中含有保守基序OSM1。MAST分析显示OSM1基序分布在与代谢和细胞营救相关基因的启动子上。第五,通过亲和吸附技术,获得了与BbMBF1因子结合的转录因子(BbAP-1)。功能鉴定显示BbAP-1也参与介导菌体的氧化耐受力。体外蛋白互作实验证明了BbMBF1介导了转录因子在抗氧化途径中的功能。第六,鉴定了球孢白僵菌氧化胁迫途径的信号受体BbGPCR3。结果显示,BbGPCR3的缺失导致菌株生长能力的显著降低,并引起下游多个热激蛋白。这不仅表明了BbGPCR3是感受氧化胁迫的信号受体,而且表明G蛋白途径是该菌应对氧化胁迫的重要信号转导途径。最后,初步证明了孢子多糖参与其氧化耐受力。相关性分析更是显示孢子多糖含量与其耐氧化力存在很大程度的正联关性。多糖对分生孢子的耐氧化力也会起到一定作用。通过菌种选育或遗传操作途径增强孢子耐氧相关多糖的表达,可以改善生防制剂的耐氧化力及田间适应性。本项目的实施首次阐明参与生防真菌氧化耐受和耐热力的转录调控中枢和生理机制,将有助于探索改善生防真菌性状的有效途径以提高制剂的持效性和稳定性,因而对推动真菌杀虫剂的技术进步具有重要的理论和实践意义。