【摘 要】
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小麦赤霉病是当前制约小麦产量和麦类食品安全的主要病害之一。禾谷镰刀菌（Fusarium gramnearium）作为该病的主要致病菌,能快速响应外界胁迫,展现出较强的环境适应性。但目前其胁迫应对机制尚不清楚。主要协同转运蛋白超家族（Major facilitator superfamily,MFS）普遍存在于各类生物中,借助细胞内外的电化学浓度梯度促进各类底物的跨膜转运,在微生物应对环境胁迫中十分
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小麦赤霉病是当前制约小麦产量和麦类食品安全的主要病害之一。禾谷镰刀菌（Fusarium gramnearium）作为该病的主要致病菌,能快速响应外界胁迫,展现出较强的环境适应性。但目前其胁迫应对机制尚不清楚。主要协同转运蛋白超家族（Major facilitator superfamily,MFS）普遍存在于各类生物中,借助细胞内外的电化学浓度梯度促进各类底物的跨膜转运,在微生物应对环境胁迫中十分重要。白色念珠菌MFS转运蛋白FLU1和酿酒酵母FLR1能运输去甲基抑制剂等有毒物质;灰霉病菌MFS转运蛋白Bcmfs G介导植物抗菌物质硫代葡萄糖苷水解产物的外排。本研究通过生物信息学、遗传学和生物化学的实验方法,解析了43个禾谷镰刀菌MFS蛋白在应对杀菌剂、抑菌物质和离子胁迫中的功能。研究结果如下:1.测定43个突变体对6类常见杀菌剂的敏感性发现:DHA类MFS蛋白FgQdr2参与调控禾谷镰刀菌对咪鲜胺、戊唑醇、咯菌腈和异菌脲等多种药剂的转运;DHA类MFS转运蛋白FgAfl T仅特异性转运唑类杀菌剂咪鲜胺。机制研究发现FgQdr2以一种协同转运阳离子的方式反向运输药剂,K+/H+能激活FgQDR2的表达。2.测定43个突变体对植物和微生物产生的抑菌物质的敏感性发现:FgQdr2参与植保素的转运;DHA类转运蛋白Fg06569、FgFfz1和FgMfs2参与调控草酸青霉和蓝状菌产生的拮抗物质的转运。3.离子敏感性和基因转录水平测定发现:Fpn1类转运蛋白FgFpn1调控铁离子的转运,PrsC类转运蛋白FgPrsC参与镁离子的转运,SIT类转运蛋白FgStr3和FgMir B参与铁离子代谢平衡的过程。4.针对参与胁迫响应的上述蛋白进行其他生物学功能探究发现:FgQdr2参与调控禾谷镰刀菌的菌丝生长、致病性及DON毒素合成、有性及无性繁殖等多个生理学过程;PrsC类转运蛋白Fg05119参与调控禾谷镰刀菌的有性繁殖和致病性;SIT类转运蛋白FgSit1参与调控禾谷镰刀菌的无性繁殖。本文研究了MFS蛋白在禾谷镰刀菌应对杀菌剂、抑菌物质和离子胁迫中的功能,为禾谷镰刀菌的环境适应性研究提供了理论依据,丰富了真菌中MFS蛋白功能的研究,并为小麦赤霉病的防治提供新的思路。
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