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适用于ATMT介导的RNA干扰载体的构建及在苹果炭疽叶枯病菌中的应用

IT圈 admin 35浏览 0评论

2024年4月10日发(作者:柔如曼)

基因组学与应用生物学,2020年,第39卷,第9期,第4053-4057页

研究报告

ResearchReport

适用于ATMT介导的RNA干扰载体的构建及在苹果炭疽叶枯病菌中

的应用

徐杰

2

王美玉

2

王娜

2

周宗山

2

张俊祥

1,2*

1农业部园艺作物种质资源利用重点实验室,兴城,125100;2中国农业科学院果树研究所,兴城,125100

*通信作者,*********************

本研究旨在构建1个适用于农杆菌介导真菌遗传转化(ATMT)的RNA干扰载体pCamhybgfp4,为

系统研究植物病原真菌基因功能提供便利。通过基因工程及分子生物学技术,将pSilent-1载体的RNAi发

夹结构与潮霉素抗性基因(

Hyg

R

)整合到能被根癌农杆菌识别的T-DNA序列中。以

eGFP

为靶基因,构建

eGFPRNAi载体,并将eGFPRNAi载体转入根癌农杆菌LBA4404,通过ATMT方法,获得eGFPRNAi菌

株。绿色荧光检测和定量PCR分析结果显示,eGFPRNAi菌株

eGFP

无表达或表达量明显降低,表明RNA

干扰载体pCamhybgfp4适用于ATMT介导的苹果炭疽叶枯病菌遗传转化。RNAi载体的成功构建为进一步

通过RNA干扰技术研究苹果炭疽叶枯病菌致病机制研究奠定了基础。

关键词

炭疽病,基因沉默,苹果,农杆菌介导转化,基因

摘要

ConstructionofRNAiVectorandApplicationofATMT-mediatedGenetic

Transformationin

Colletotrichumgloeosporioides

ofApple

XuJie

2

WangMeiyu

2

WangNa

2

ZhouZongshan

2

ZhangJunxiang

1,2*

1KeyLaboratoryofHorticultureCropsGermplasmResourcesUtilization,MinistryofAgriculture,Xingcheng,125100;2ResearchInstituteofPomol-

ogy,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Xingcheng,125100

*Correspondingauthor,*********************

DOI:10.13417/.039.004053

Abstract

ThisstudyisaimedtoconstructoneRNAinterference(RNAi)vectorpCamhybgfp4thatappliestothe

genetictransformationofthefungusbyATMT,tofacilitatetheresearchinthegenefunctionofplantpathogenic

irpinstructuresofpSilent-1vectorandhygromycinresistancegene(

Hyg

R

)wereintegratedintothe

T-DNAsequencerecognizedby

Agrobacteriumtumefaciens

,usingbiologyandgeneticengineeringtheoryand

PRNAivectorwasconstructedwitheGFPasthetargetgene,transferredintothe

Agrobac

-

teriumtumefaciens

ultofgreen

fluorescencedetectionandquantitativePCRanalysisshowedthatthe

eGFP

isnotexpressedorthattheexpression

leveloftheeGFPissignificantlydecreasedinRNAistrain,indicatingthatRNAivectorpCamhybgfp4wassuitable

forATMT-mediatedgenetictransformationof

Colletotrichumgloeosporioides

.SuccessfulconstructionofRNAi

vectorwilllayafoundationforfurtherresearchonthepathogenicmechanismof

C.gloeosporioides

byusingRNA

interferencetechnology.

KeywordsColletotrichum

,RNAi,Apple,ATMT,Gene

基金项目:本研究由中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(Y2019PT12)和中国农业科学院科技创新工程(CAAS-

ASTIP)共同资助

引用格式:XuJ.,WangM.Y.,WangN.,ZhouZ.S.,andZhangJ.X.,2020,ConstructionofafungusRNAivectorandapplicationof

ATMT-mediatedgenetictransformationin

Colletotrichumgloeosporioides

,JiyinzuxueYuYingyongShengwuxue(Genomicsand

AppliedBiology),39(9):4053-4057(徐杰,王美玉,王娜,周宗山,张俊祥,2020,适用于ATMT介导的RNA干扰载体的构建及在

苹果炭疽叶枯病菌中的应用,基因组学与应用生物学,39(9):4053-4057)

4054基因组学与应用生物学

RNA介导的基因沉默或RNA干扰(RNAinterf-

erence,RNAi)是真核生物中普遍存在的现象。在这一

过程中,病毒RNA、发夹RNA(hairpinRNA,hpRNA)

或病毒诱导的基因沉默编码RNA诱导双链RNA

(dsRNA)降解为小分子干扰RNA(smallinterfering

RNA,siRNAs),这些siRNAs与细胞内一些酶结合形

成RNA沉默复合体(RISC),RISC与靶标基因表达的

mRNA的同源区进行特异性结合,切割mRNA,导致

mRNA降解,进而影响靶标基因的表达(Liuetal.,

2002;NakayashikiandNguyen,2008)。Nakayashiki等

(2005)开发了一种类似于pHANNIBAL的沉默载体

pSilent-1,用于丝状真菌的RNA沉默研究。pSilent-1

载体被广泛应用于植物病原真菌致病相关基因RNAi

研究,如稻瘟病菌(

Magnaportheoryzae

)、黄瓜炭疽菌

(

Colletotrichumlagenarium

)和玉米小斑病菌(

Bipolaris

oryzae

)(Nakayashikietal.,2005;Moriwakietal.,2007)。

苹果炭疽叶枯病是由胶孢炭疽菌(

Colletotrichum

gloeosporioides

)引起的一种苹果重要叶部病害(张俊

祥等,2014;吴建圆等,2015)。该病原菌主要为‘害嘎

拉’(Gala)、‘金冠’(Goldendelicious)等苹果品种的叶

片和果实,导致严重的经济损失(吴建圆等,2017;王

美玉等,2018)。农杆菌介导的遗传转化(ATMT)在真

菌研究中得到了广泛的应用(张俊祥等,2014;张贝

等,2018)。本实验室在之前的研究中构建了苹果炭

疽叶枯病菌强致病力菌株W16的T-DNA插入突变

体库(张俊祥等,2014),克隆和鉴定了一些致病性相

关基因(Wuetal.,2016;张俊祥等,2017;Zhouetal.,

2017;Wangetal.,2018;张俊祥等,2018)。在对一些

基因进行基因敲除研究中,本研究发现某些基因是

生长必需的,敲除后会造成细胞的死亡,但RNAi可

以有效地弥补基因敲除的不足(Lengetal.,2011),

可是pSilent-1载体不能直接用于农杆菌介导的遗

传转化(ATMT)。因此,本研究以潮霉素抗性基因

(

Hyg

R

)作为选择性标记基因,构建了适用于ATMT

介导的双元表达载体pCamhybgfp4,并对其在苹果

炭疽叶枯病菌应用效果进行了分析。

1

结果与分析

1.1

沉默载体

pCamhybgfp4

eGFP

沉默载体的构建

载体pCamhybgfp4(图1)经测序确定正确后,

分别连结

eGFP

基因部分片段及其互补序列到pCa-

mhybgfp4载体多克隆位点1(MCS1)和2(MCS2),经

引物SSS1(5'-cctattctacccaagcatcga-3')和SSS4(5'-

图1载体pCamhybgfp4的图谱

Figure1TheprofileofthevectorpCamhybgfp4

ggatccacttaacgttactgaaa-3')两端测序后,确定pCamhy-

bgfp4-eGFP正确。

1.2eGFP

沉默菌株的荧光检测

为检测pCamhybgfp4载体在苹果炭疽叶枯病

菌基因沉默中的应用效果,本研究将

eGFP

沉默结构

转化到

eGFP

强表达菌株W16-eGFP中。在11个潮

霉素抗性转化子中,除了RNAi1和RNAi5未检测到

荧光外,其他菌株均显示不同程度的荧光,但均比

W16-eGFP弱(图2)。

1.3eGFP

沉默菌株的荧光定量检测

荧光定量PCR检测结果表明,在11个

eGFP

RNAi沉默菌株中,

eGFP

基因的mRNA表达具有不

同水平。沉默菌株RNAi1和RNAi5,类似于野生型

菌株W16,检测不到

eGFP

的表达,其他沉默菌株

eGFP

的表达量均比对照菌株W16-eGFP低(图3)。

2

讨论

虽然RNAi已经在许多丝状真菌中进行了研

究,但它在苹果炭疽叶枯病菌中的应用尚未见报道。

以往的研究表明,有效的基因沉默可通过引入沉默

结构来实现,该沉默结构包含一个基因或是基因部

分序列的重复序列和反向重复序列。许多真菌沉默

载体,如pSGate1(Lengetal.,2011)和pSilent-1(Leng

etal.,2011),已经被应用于真菌的基因沉默。然而,这

些载体不携带农杆菌识别的T-DNA两端20~25bp

的重复序列,因而无法被应用于ATMT介导的真菌遗

传转化试验。相比其他的真菌遗传转化方法,如PEG

适用于ATMT介导的RNA干扰载体的构建及在苹果炭疽叶枯病菌中的应用4055

图2eGFPRNAi沉默菌株绿色荧光检测

注:Bar

=

2

μ

m

Figure2GreenfluorescencedetectionoftheeGFPRNAistrains

Note:Bar

=

2

μ

m

图3

eGFP

在不同菌株中的表达

注:**:在

p=

0.01水平与W16-eGFP的显著性差异

Figure3Theexpressionof

eGFP

indifferentstrains

Note:**:StatisticallysignificantcomparisontoW16-eGFP,

p=

0.01

介导的原生质体的遗传转化、转座子敲除和Dels-

Gate等方法(Suguietal.,2005),ATMT能以孢子、菌

丝和子实体等作为介导材料,且省时、省力(Michielse

etal.,2005)。本研究开发了一种适用于ATMT介导

的RNAi载体pCamhybgfp4,并进一步证明了其在真

菌基因沉默菌种构建中的高效性。

研究表明,eGFPRNAi转基因菌株均表现出一

定程度的

eGFP

基因沉默,其中2个eGFPRNAi突

变体(RNAi1和RNAi5)表现靶基因完全沉默,其他

表现为一定程度的沉默。这与前人研究结果相一致

(Huetal.,2012;TetoryaandRajam,2018)。基因部分

沉默可能使表型变得复杂。然而,将目标基因与报告

基因(如

eGFP

)共沉默可能会解决这个问题。比如在

本研究中,eGFPRNAi突变体RNAi1和RNAi5未

检测到荧光,在定量PCR检测中,也未检测到

eGFP

的表达。本研究RNAi载体的成功构建为通过RNA

干扰技术研究苹果炭疽叶枯病菌致病机制研究提供

理论依据。

3

材料与方法

3.1

供试材料

苹果炭疽叶枯病菌(

Colletotrichumgloeosporioides

)

菌株W16-eGFP(

eGFP

强表达菌株)、农杆菌(

Agrob

-

acteriumtumefaciens

)菌株LBA4404和大肠杆菌(

Esc

-

herichiacoli

)菌株TG1均由本实验室保存。载体pCa-

mhybgfp1、pEGFP和pSilent-1也由本实验室保存。

3.2

供试试剂

限制性内切酶、T4DNA连接酶等生物酶购于T

hermoFisher公司;Easy

pfu

DNA聚合酶等常规分子

生物学试剂购于北京全式金公司;抗生素、质粒小量

提取试剂盒及常规试剂购于上海生工生物有限公司。

3.3

载体的构建

RNAi载体pCamhybgfp4的构建:载体pCamhy-

bgfp1用

XbaⅠ

酶切后,切胶回收,骨架自连,自连结

的载体记作pCamhybgfp2。以pSilent-1载体为模板,

用引物RNA1(5'-ttttctagaggccgctttgaaatcagtgg-3')和

RNA2(5'-ttttctagaggatccacagaaaagaaggattac-3')扩增

pSilent-1载体的发夹结构片段,经

XbaⅠ

酶切后,连

结到

XbaⅠ

酶切的pCamhybgfp2,连结质粒定名为

pCamhybgfp3。以pCamhybgfp1质粒为模板,用引物

HH1(5'-tttactagtaagatgatattgaaggagcactttttgg-3')和HH2

(5'-tttactagtctattcctttgccctcggacg-3')扩增HygR片段,

SpeⅠ

酶切后,连接到

SpeⅠ

酶切的pCamhybgfp3,

最终连结载体命名为pCamhybgfp4。

eGFP

沉默载体的构建:以载体pEGFP为模板,

用引物G1(5'-tttctcgaggctggacggcgacgtaaa-3')

/

G2(5'-

tttaagcttggggtgttctgctggtagtg-3')和G3(5'-tttagatctggg

gtgttctgctggtagtg-3')/G4(5'-tttggtaccgctggacggcgacgtaa

a-3')引物分别扩增

eGFP

基因上游片段,经酶切后,

依次连接到载体pCamhybgfp4,生成

eGFP

沉默载体

pCamhybgfp4-eGFP。目标载体pCamhybgfp4-eGFP

通过PCR扩增进行鉴定。

3.4eGFP

沉默菌株的构建及分子鉴定

将pCamhybgfp4-eGFP电转到农杆菌LBA4404

中(吴建圆等,2015),利用ATMT方法(张俊祥等,2014)

eGFP

沉默结构转化到

eGFP

表达菌株W16-eGFP

中。利用含有100

μ

g/mL潮霉素B的PDA平板筛选转

4056基因组学与应用生物学

MoriwakiA.,UenoM.,AraseS.,andKiharaJ.,2007,RNA-me-

diatedgenesilencinginthephytopathogenicfungus

Bipolaris

oryzae

,.,269(1):85-89

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genefunctioninascomycetefungi,.,42

(4):275-283

化子。对候选的

eGFP

沉默菌株进行

eGFP

荧光检测分

析(激光共聚焦显微镜,Leica,TCSSP8)。

3.5eGFP

沉默菌株沉默效果分析

真菌菌丝总RNA的提取采用RNA提取试剂盒

(北京天根生化科技有限公司)进行。cDNA的合成采

用1

st

cDNA合成试剂盒(大连宝生物有限公司)进行。

qRT-PCR分析采用荧光定量PCR试剂盒(北京全式

金生物技术有限公司)进行。qRT-PCR按照张俊祥

等(2017)的研究方法进行。以

β

-微观蛋白基因(

β

-

tubulin

)作为内参基因,用2

-

ΔΔ

Ct

方法(LivakandSchm-

ittgen,2001)计算各被检测基因的相对表达量。

作者贡献

徐杰是本研究的实验设计者和实验研究的执行

人,完成数据分析,论文初稿的写作;王美玉和王娜

参与了真菌的农杆菌遗传转化试验;周宗山在选题

方面给予了指导;张俊祥是项目的构思者及负责人,

指导实验设计、数据分析和论文写作与修改。全体

作者都阅读并同意最终的文本。

致谢

本研究由中央级公益性科研院所基本科研业务

费专项资金(Y2019PT12)和中国农业科学院科技创

新工程(CAAS-ASTIP)共同资助。

参考文献

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ferencesingeneexpressionbetweenappressoriaandhyphae

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WuJ.Y.,JiZ.R.,WangN.,ChiF.M.,XuC.N.,ZhouZ.S.,and

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李壮,程存刚,周宗山,张俊祥,2015,

nptⅡ

基因真菌表达

载体的构建及在苹果炭疽叶枯病菌遗传转化中的应用,

基因组学与应用生物学,34(10):2156-2160)

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适用于ATMT介导的RNA干扰载体的构建及在苹果炭疽叶枯病菌中的应用

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-mediated

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(张俊祥,吴建圆,冀志蕊,迟福梅,蒋晓玲,董庆龙,周宗山,

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Colle

-

totrichumgloeosporioides

,.,110:85-92

2024年4月10日发(作者:柔如曼)

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研究报告

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适用于ATMT介导的RNA干扰载体的构建及在苹果炭疽叶枯病菌中

的应用

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*通信作者,*********************

本研究旨在构建1个适用于农杆菌介导真菌遗传转化(ATMT)的RNA干扰载体pCamhybgfp4,为

系统研究植物病原真菌基因功能提供便利。通过基因工程及分子生物学技术,将pSilent-1载体的RNAi发

夹结构与潮霉素抗性基因(

Hyg

R

)整合到能被根癌农杆菌识别的T-DNA序列中。以

eGFP

为靶基因,构建

eGFPRNAi载体,并将eGFPRNAi载体转入根癌农杆菌LBA4404,通过ATMT方法,获得eGFPRNAi菌

株。绿色荧光检测和定量PCR分析结果显示,eGFPRNAi菌株

eGFP

无表达或表达量明显降低,表明RNA

干扰载体pCamhybgfp4适用于ATMT介导的苹果炭疽叶枯病菌遗传转化。RNAi载体的成功构建为进一步

通过RNA干扰技术研究苹果炭疽叶枯病菌致病机制研究奠定了基础。

关键词

炭疽病,基因沉默,苹果,农杆菌介导转化,基因

摘要

ConstructionofRNAiVectorandApplicationofATMT-mediatedGenetic

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ofApple

XuJie

2

WangMeiyu

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1KeyLaboratoryofHorticultureCropsGermplasmResourcesUtilization,MinistryofAgriculture,Xingcheng,125100;2ResearchInstituteofPomol-

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*Correspondingauthor,*********************

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ThisstudyisaimedtoconstructoneRNAinterference(RNAi)vectorpCamhybgfp4thatappliestothe

genetictransformationofthefungusbyATMT,tofacilitatetheresearchinthegenefunctionofplantpathogenic

irpinstructuresofpSilent-1vectorandhygromycinresistancegene(

Hyg

R

)wereintegratedintothe

T-DNAsequencerecognizedby

Agrobacteriumtumefaciens

,usingbiologyandgeneticengineeringtheoryand

PRNAivectorwasconstructedwitheGFPasthetargetgene,transferredintothe

Agrobac

-

teriumtumefaciens

ultofgreen

fluorescencedetectionandquantitativePCRanalysisshowedthatthe

eGFP

isnotexpressedorthattheexpression

leveloftheeGFPissignificantlydecreasedinRNAistrain,indicatingthatRNAivectorpCamhybgfp4wassuitable

forATMT-mediatedgenetictransformationof

Colletotrichumgloeosporioides

.SuccessfulconstructionofRNAi

vectorwilllayafoundationforfurtherresearchonthepathogenicmechanismof

C.gloeosporioides

byusingRNA

interferencetechnology.

KeywordsColletotrichum

,RNAi,Apple,ATMT,Gene

基金项目:本研究由中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金(Y2019PT12)和中国农业科学院科技创新工程(CAAS-

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引用格式:XuJ.,WangM.Y.,WangN.,ZhouZ.S.,andZhangJ.X.,2020,ConstructionofafungusRNAivectorandapplicationof

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Colletotrichumgloeosporioides

,JiyinzuxueYuYingyongShengwuxue(Genomicsand

AppliedBiology),39(9):4053-4057(徐杰,王美玉,王娜,周宗山,张俊祥,2020,适用于ATMT介导的RNA干扰载体的构建及在

苹果炭疽叶枯病菌中的应用,基因组学与应用生物学,39(9):4053-4057)

4054基因组学与应用生物学

RNA介导的基因沉默或RNA干扰(RNAinterf-

erence,RNAi)是真核生物中普遍存在的现象。在这一

过程中,病毒RNA、发夹RNA(hairpinRNA,hpRNA)

或病毒诱导的基因沉默编码RNA诱导双链RNA

(dsRNA)降解为小分子干扰RNA(smallinterfering

RNA,siRNAs),这些siRNAs与细胞内一些酶结合形

成RNA沉默复合体(RISC),RISC与靶标基因表达的

mRNA的同源区进行特异性结合,切割mRNA,导致

mRNA降解,进而影响靶标基因的表达(Liuetal.,

2002;NakayashikiandNguyen,2008)。Nakayashiki等

(2005)开发了一种类似于pHANNIBAL的沉默载体

pSilent-1,用于丝状真菌的RNA沉默研究。pSilent-1

载体被广泛应用于植物病原真菌致病相关基因RNAi

研究,如稻瘟病菌(

Magnaportheoryzae

)、黄瓜炭疽菌

(

Colletotrichumlagenarium

)和玉米小斑病菌(

Bipolaris

oryzae

)(Nakayashikietal.,2005;Moriwakietal.,2007)。

苹果炭疽叶枯病是由胶孢炭疽菌(

Colletotrichum

gloeosporioides

)引起的一种苹果重要叶部病害(张俊

祥等,2014;吴建圆等,2015)。该病原菌主要为‘害嘎

拉’(Gala)、‘金冠’(Goldendelicious)等苹果品种的叶

片和果实,导致严重的经济损失(吴建圆等,2017;王

美玉等,2018)。农杆菌介导的遗传转化(ATMT)在真

菌研究中得到了广泛的应用(张俊祥等,2014;张贝

等,2018)。本实验室在之前的研究中构建了苹果炭

疽叶枯病菌强致病力菌株W16的T-DNA插入突变

体库(张俊祥等,2014),克隆和鉴定了一些致病性相

关基因(Wuetal.,2016;张俊祥等,2017;Zhouetal.,

2017;Wangetal.,2018;张俊祥等,2018)。在对一些

基因进行基因敲除研究中,本研究发现某些基因是

生长必需的,敲除后会造成细胞的死亡,但RNAi可

以有效地弥补基因敲除的不足(Lengetal.,2011),

可是pSilent-1载体不能直接用于农杆菌介导的遗

传转化(ATMT)。因此,本研究以潮霉素抗性基因

(

Hyg

R

)作为选择性标记基因,构建了适用于ATMT

介导的双元表达载体pCamhybgfp4,并对其在苹果

炭疽叶枯病菌应用效果进行了分析。

1

结果与分析

1.1

沉默载体

pCamhybgfp4

eGFP

沉默载体的构建

载体pCamhybgfp4(图1)经测序确定正确后,

分别连结

eGFP

基因部分片段及其互补序列到pCa-

mhybgfp4载体多克隆位点1(MCS1)和2(MCS2),经

引物SSS1(5'-cctattctacccaagcatcga-3')和SSS4(5'-

图1载体pCamhybgfp4的图谱

Figure1TheprofileofthevectorpCamhybgfp4

ggatccacttaacgttactgaaa-3')两端测序后,确定pCamhy-

bgfp4-eGFP正确。

1.2eGFP

沉默菌株的荧光检测

为检测pCamhybgfp4载体在苹果炭疽叶枯病

菌基因沉默中的应用效果,本研究将

eGFP

沉默结构

转化到

eGFP

强表达菌株W16-eGFP中。在11个潮

霉素抗性转化子中,除了RNAi1和RNAi5未检测到

荧光外,其他菌株均显示不同程度的荧光,但均比

W16-eGFP弱(图2)。

1.3eGFP

沉默菌株的荧光定量检测

荧光定量PCR检测结果表明,在11个

eGFP

RNAi沉默菌株中,

eGFP

基因的mRNA表达具有不

同水平。沉默菌株RNAi1和RNAi5,类似于野生型

菌株W16,检测不到

eGFP

的表达,其他沉默菌株

eGFP

的表达量均比对照菌株W16-eGFP低(图3)。

2

讨论

虽然RNAi已经在许多丝状真菌中进行了研

究,但它在苹果炭疽叶枯病菌中的应用尚未见报道。

以往的研究表明,有效的基因沉默可通过引入沉默

结构来实现,该沉默结构包含一个基因或是基因部

分序列的重复序列和反向重复序列。许多真菌沉默

载体,如pSGate1(Lengetal.,2011)和pSilent-1(Leng

etal.,2011),已经被应用于真菌的基因沉默。然而,这

些载体不携带农杆菌识别的T-DNA两端20~25bp

的重复序列,因而无法被应用于ATMT介导的真菌遗

传转化试验。相比其他的真菌遗传转化方法,如PEG

适用于ATMT介导的RNA干扰载体的构建及在苹果炭疽叶枯病菌中的应用4055

图2eGFPRNAi沉默菌株绿色荧光检测

注:Bar

=

2

μ

m

Figure2GreenfluorescencedetectionoftheeGFPRNAistrains

Note:Bar

=

2

μ

m

图3

eGFP

在不同菌株中的表达

注:**:在

p=

0.01水平与W16-eGFP的显著性差异

Figure3Theexpressionof

eGFP

indifferentstrains

Note:**:StatisticallysignificantcomparisontoW16-eGFP,

p=

0.01

介导的原生质体的遗传转化、转座子敲除和Dels-

Gate等方法(Suguietal.,2005),ATMT能以孢子、菌

丝和子实体等作为介导材料,且省时、省力(Michielse

etal.,2005)。本研究开发了一种适用于ATMT介导

的RNAi载体pCamhybgfp4,并进一步证明了其在真

菌基因沉默菌种构建中的高效性。

研究表明,eGFPRNAi转基因菌株均表现出一

定程度的

eGFP

基因沉默,其中2个eGFPRNAi突

变体(RNAi1和RNAi5)表现靶基因完全沉默,其他

表现为一定程度的沉默。这与前人研究结果相一致

(Huetal.,2012;TetoryaandRajam,2018)。基因部分

沉默可能使表型变得复杂。然而,将目标基因与报告

基因(如

eGFP

)共沉默可能会解决这个问题。比如在

本研究中,eGFPRNAi突变体RNAi1和RNAi5未

检测到荧光,在定量PCR检测中,也未检测到

eGFP

的表达。本研究RNAi载体的成功构建为通过RNA

干扰技术研究苹果炭疽叶枯病菌致病机制研究提供

理论依据。

3

材料与方法

3.1

供试材料

苹果炭疽叶枯病菌(

Colletotrichumgloeosporioides

)

菌株W16-eGFP(

eGFP

强表达菌株)、农杆菌(

Agrob

-

acteriumtumefaciens

)菌株LBA4404和大肠杆菌(

Esc

-

herichiacoli

)菌株TG1均由本实验室保存。载体pCa-

mhybgfp1、pEGFP和pSilent-1也由本实验室保存。

3.2

供试试剂

限制性内切酶、T4DNA连接酶等生物酶购于T

hermoFisher公司;Easy

pfu

DNA聚合酶等常规分子

生物学试剂购于北京全式金公司;抗生素、质粒小量

提取试剂盒及常规试剂购于上海生工生物有限公司。

3.3

载体的构建

RNAi载体pCamhybgfp4的构建:载体pCamhy-

bgfp1用

XbaⅠ

酶切后,切胶回收,骨架自连,自连结

的载体记作pCamhybgfp2。以pSilent-1载体为模板,

用引物RNA1(5'-ttttctagaggccgctttgaaatcagtgg-3')和

RNA2(5'-ttttctagaggatccacagaaaagaaggattac-3')扩增

pSilent-1载体的发夹结构片段,经

XbaⅠ

酶切后,连

结到

XbaⅠ

酶切的pCamhybgfp2,连结质粒定名为

pCamhybgfp3。以pCamhybgfp1质粒为模板,用引物

HH1(5'-tttactagtaagatgatattgaaggagcactttttgg-3')和HH2

(5'-tttactagtctattcctttgccctcggacg-3')扩增HygR片段,

SpeⅠ

酶切后,连接到

SpeⅠ

酶切的pCamhybgfp3,

最终连结载体命名为pCamhybgfp4。

eGFP

沉默载体的构建:以载体pEGFP为模板,

用引物G1(5'-tttctcgaggctggacggcgacgtaaa-3')

/

G2(5'-

tttaagcttggggtgttctgctggtagtg-3')和G3(5'-tttagatctggg

gtgttctgctggtagtg-3')/G4(5'-tttggtaccgctggacggcgacgtaa

a-3')引物分别扩增

eGFP

基因上游片段,经酶切后,

依次连接到载体pCamhybgfp4,生成

eGFP

沉默载体

pCamhybgfp4-eGFP。目标载体pCamhybgfp4-eGFP

通过PCR扩增进行鉴定。

3.4eGFP

沉默菌株的构建及分子鉴定

将pCamhybgfp4-eGFP电转到农杆菌LBA4404

中(吴建圆等,2015),利用ATMT方法(张俊祥等,2014)

eGFP

沉默结构转化到

eGFP

表达菌株W16-eGFP

中。利用含有100

μ

g/mL潮霉素B的PDA平板筛选转

4056基因组学与应用生物学

MoriwakiA.,UenoM.,AraseS.,andKiharaJ.,2007,RNA-me-

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(4):275-283

化子。对候选的

eGFP

沉默菌株进行

eGFP

荧光检测分

析(激光共聚焦显微镜,Leica,TCSSP8)。

3.5eGFP

沉默菌株沉默效果分析

真菌菌丝总RNA的提取采用RNA提取试剂盒

(北京天根生化科技有限公司)进行。cDNA的合成采

用1

st

cDNA合成试剂盒(大连宝生物有限公司)进行。

qRT-PCR分析采用荧光定量PCR试剂盒(北京全式

金生物技术有限公司)进行。qRT-PCR按照张俊祥

等(2017)的研究方法进行。以

β

-微观蛋白基因(

β

-

tubulin

)作为内参基因,用2

-

ΔΔ

Ct

方法(LivakandSchm-

ittgen,2001)计算各被检测基因的相对表达量。

作者贡献

徐杰是本研究的实验设计者和实验研究的执行

人,完成数据分析,论文初稿的写作;王美玉和王娜

参与了真菌的农杆菌遗传转化试验;周宗山在选题

方面给予了指导;张俊祥是项目的构思者及负责人,

指导实验设计、数据分析和论文写作与修改。全体

作者都阅读并同意最终的文本。

致谢

本研究由中央级公益性科研院所基本科研业务

费专项资金(Y2019PT12)和中国农业科学院科技创

新工程(CAAS-ASTIP)共同资助。

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