摘要
稻瘟病菌（Magnaportheoryzae）是一种丝状植物致病真菌，能够在水稻生长发育各个阶段的各个部位发生侵染，从而造成水稻病害。稻瘟病菌具有典型的侵染循环，在自然界风和雨水的作用下，分生孢子落在植物表皮上，萌发出芽管，芽管尖端膨大分化形成附着胞。随着附着胞的成熟，它的细胞壁内侧将有黑色素沉积，从而使细胞内积累甘油等溶质、产生膨压，使得附着胞形成侵染钉以穿透植物表皮。侵染钉进入植物细胞后将分化形成侵染菌丝进行侵入后生长，并产生次生侵染菌丝穿透周围的其他细胞。稻瘟病菌在植物组织内快速繁殖，使之产生病斑。在高温高湿的条件下，病斑处产生的分生孢子又能传播到其他植株上发生侵染，从而造成病害。 稻瘟病菌黑色素的生物合成主要由黑色素合成基因（ALB1、RSY1和BUF1等）控制。目前针对稻瘟病菌黑色素合成基因的功能已经有了许多研究，这些研究大多基于通过自发突变或诱导突变产生的黑色素合成相关基因缺陷突变体。然而，在这些突变体中，相关蛋白依然存在。黑色素合成基因的功能有必要在不同的菌株中得到进一步验证。在本研究中，我们在两个野生型菌株（Guy11和70-15）中通过敲除或过表达三个黑色素合成基因（ALB1、RSY1和BUF1）来确认黑色素在稻瘟病菌的生长发育和致病过程中不可或缺的作用。两个野生型菌株中，ALB1、RSY1或BUF1的缺失均会导致黑色素合成缺陷和致病性的丧失。Guy11中的ALB1、RSY1和BUF1与70-15中BUF1都是产孢所必需的基因。在两个野生型菌株中，ALB1、RSY1和BUF1都对保护分生孢子对抗环境压力（紫外线、氧化剂和冷冻伤害）有着重要作用。比较两个野生型，Guy11细胞中的黑色素含量较70-15更高，其黑色素合成基因在mRNA水平上的表达量也更高。黑色素合成基因敲除突变体与过表达突变体的成对培养实验表明，ALB1、RSY1和BUF1三个基因中，Buf1催化的黑色素合成反应是70-15中黑色素生物合成的主要限速步骤之一。 除了黑色素合成基因之外，转录因子对稻瘟病菌黑色素生物合成的调控也十分重要。前人研究表明，PIG1是包含两个不同的DNA结合基序（Cys2His2锌指基序和Zn(Ⅱ)2Cys6双核簇基序）的转录因子，CNF1是稻瘟病菌的Zn2Cys6转录因子之一。在本研究中，我们通过在两个野生型菌株（70-15和Guy11）中靶向敲除PIG1和CNF1这两个转录因子基因，以探究它们在稻瘟病菌黑色素生物合成和生长发育过程中的作用。实验结果表明，PIG1的缺失导致稻瘟病菌菌丝的黑色素合成受限制，菌落颜色变浅，黑色素合成基因的转录水平下调，但孢子和附着胞的黑色素合成没有受到明显的影响；CNF1的缺失导致稻瘟病菌菌丝黑色素合成加剧，菌落颜色加深，黑色素合成基因的转录水平上调。此外，CNF1的缺失还导致两个野生型菌株的气生菌丝生长更密、致病性减弱，并使70-15的产孢量剧增。 对于黑色素合成基因功能的明确解释以及转录因子在黑色素合成过程的作用的探究，能够加深我们对稻瘟病菌中黑色素作用和黑色素生物合成过程的了解，从而能够进一步理解稻瘟病菌和生物与非生物环境之间的相互作用，为预防和控制稻瘟病夯实基础。
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