摘要
由禾谷镰刀菌引起的赤霉病是谷类作物上的毁灭性病害，造成粮食大面积减产。化学药剂在该病害防治中起重要作用，但化学药剂的过度使用导致抗药性问题，而且一些化学药剂会刺激病原菌产生更多的真菌毒素，威胁食品安全和人类健康。因此，生物防治在赤霉病防控中有潜在应用前景。 本研究通过拮抗筛选从小麦生境中分离得到一株在体外对禾谷镰刀菌有优良抑制效果的生物防治细菌PC60。经过一系列鉴定，PC60是一株绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)。根据全基因组测序和分析，PC60能够产生吩嗪类化合物，包括吩嗪-1-甲酰胺(PCN)，吩嗪-1-羧酸(PCA)。通过对PC60的次生代谢产物进行提取、分离和鉴定，结果与测序分析一致，PCN是主要的次生代谢产物，对禾谷镰刀菌PH-1有强烈的抑制效果。PC60的吩嗪生物合成基因簇phzA-H的敲除突变体几乎完全丧失了对禾谷镰刀菌PH-1的生物拮抗活性，证明了PCN是PC60产生的主要抑菌物质。 为了探索PCN在禾谷镰刀菌中的作用机理，我们利用化学遗传学互作法，从酿酒酵母突变体库中选择出可能对PCN有敏感性变化的酵母突变体，并进一步检测了这些突变体对PCN的敏感性，结果表明，在酿酒酵母中，PCN干扰了细胞周期、氧化胁迫、细胞形态发育和多药转运等4个重要的生命活动。将酵母中响应PCN的基因通过同源比对，检索到禾谷镰刀菌对应的7个基因，敲除后发现，这些同源基因在禾谷镰刀菌中并没有参与对PCN的敏感性。我们对本实验室的赤霉突变体库中约1000多个基因敲除突变体进行筛选，发现了一个基因敲除突变体(命名为△FgPCN)对PCN敏感性显著增加，而该基因对应的酵母突变体对PCN敏感性没有变化。这些结果表明，PCN对禾谷镰刀菌的抑制作用不同于对酵母的抑制作用。本文研究结果为PC60生防菌剂的研发和应用提供科学依据。
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