A1菌液與步驟1的分生孢子濃度為 I X 107cfu/mL的分生孢子懸浮液等體積混合均勻,得到混合液。吸取200 μ L混合液并使 用涂布器將其均勻的涂布于鋪有NC膜的IMAS固體培養基上,然后在26°C暗培養36小時。 培養結束后在無菌條件下將NC膜從IMAS固體培養基上轉移到DFM(潮霉素濃度為150mg/ mL,頭孢霉素濃度為300mg/mL)固體培養基上培養6-8d,待長出轉化子后再將轉化子轉移 至PDA(潮霉素濃度為150mg/mL,頭孢霉素濃度為300mg/mL)培養基中繼續培養,其構建策 略如圖3。挑選2個轉化子分別命名為Λ VdpdaAl-a和Λ VdpdaAl-b,其表型如圖4中A所 示。Λ VdpdaAl-a和Λ VdpdaAl-b是將V592菌株中的大麗輪枝菌致病性相關蛋白VdpdaAl 的基因(簡稱VdpdaAl基因)敲除得到的重組大麗輪枝菌。大麗輪枝菌致病性相關蛋白 VdpdaAl的氨基酸序列如SEQ ID No. 1所示,大麗輪枝菌致病性相關蛋白VdpdaAl的基因 組基因如SEQ ID No. 3所示,大麗輪枝菌致病性相關蛋白VdpdaAl的cDNA基因如SEQ ID No. 2所示。
[0122] 三、大麗輪枝菌VdpdaAl敲除突變體的驗證
[0123] 以V592菌株的基因組DNA為模板,以PDAl-ts和PDAl-tx為引物進行PCR擴增, 獲得V592菌株的PCR產物,將V592菌株的PCR產物(SEQ ID NO. 3中的第496位至833 位所示的核苷酸序列)作為探針DNA,參照Riboprobe Systtem-SP6探針標記試劑盒(為 Promega產品,產品目錄號為P1420)的說明書,使用a-[32P]dCTP進行探針DNA的標記。分 別提取步驟二得到的轉化子(Λ VdpdaAl-a和Λ VdpdaAl-b)的基因組DNA,以PDAl-ts和 PDAl-tx為引物,進行Southern雜交驗證,檢測轉化子中的VdpdaAl基因是否被敲除。
[0124] 圖4中B的結果表明,V592菌株中可雜交得到一條明亮的條帶,即VdpdaAl基因 的目的片段,而兩個敲除突變體Λ VdpdaAl-a和Λ VdpdaAl-b中在相應的位置沒有雜交出 相應的條帶,此結果說明敲除突變體Λ VdpdaAl-a和Λ VdpdaAl-b中的VdpdaAl基因已經 被敲除。
[0125] 四、VdpdaAl基因在V592菌株中的表達分析
[0126] 分別提取V592菌株的菌核、菌絲和分生孢子的RNA,并反轉錄為cDNA,分別以 cDNA為模板,以PDAl-qs和PDAl-qx為引物,進行熒光定量qRT-PCR。以β -tubline基因 (DQ266153)作為內參基因,β-tubline-f 和 β-tubline-r 作為引物。
[0127] 圖5中結果表明,VdpdaAl基因在V592菌株的分生孢子中的轉錄水平明顯高于在 菌絲和菌核中的轉錄水平,在菌絲中的轉錄水平最低,表明VdpdaAl基因在V592菌株中的 表達具有組織特異性。
[0128] 五、大麗輪枝菌VdpdaAl敲除突變體的生物學性狀
[0129] 首先將步驟二獲得的大麗輪枝菌VdpdaAl敲除突變體Λ VdpdaAl-a和 Λ VdpdaAl-b分別移植到普通PDA培養基上,在26°C培養10d,然后分別對各菌株進行下述 生物學特性的觀察和測定,以V592菌株為對照。
[0130] 1、培養性狀觀察
[0131] 用打孔器在菌株菌落邊緣打取直徑為Icm的菌餅,將菌餅接種于PDA培養基平板 中央,在26°C暗培養10d,根據突變菌株的菌落形態和黑色微菌核的多少等特征對突變菌 株進行表型類型分類,分類標準參考文獻:彭姍,呂學蓮,高峰等.一種新的棉花黃、枯萎病 快速接種方法的研宄[J].棉花學報,2008, 20(3) : 174~178。結果如圖6中A,表明敲除突 變體Λ VdpdaAl-a和Λ VdpdaAl-b在PDA培養基上的表型均為菌核型,在培養基的正面和 背面都產生黑色的微菌核,與V592菌株沒有明顯的差異。
[0132] 2、菌落生長速度測定
[0133] 用打孔器在菌株菌落邊緣打取直徑為Icm的菌餅,將菌餅接種于PDA培養基平板 中央,26°C暗培養,用十字交叉法測量各菌株的菌落直徑,從第三天到第九天每天測量一次 菌落直徑,共測7次,每個菌株設三個重復,每種菌株每次的菌落直徑是其三個重復的平均 值,菌落生長速度=(第九天直徑-第五天直徑)+4。
[0134] 菌落生長速度測定結果顯示:
[0135] A.在普通PDA培養基平板上,V592菌株的生長速度為3. 667mm/d,敲除突變體 Λ VdpdaAl-a 和Λ VdpdaAl-b 的分別為 3. 81mm/d、3. 82mm/d,敲除突變體Λ VdpdaAl-a 和 Λ VdpdaAl-b的菌落生長速度要比野生型菌株的菌落生長速度快。
[0136] B. V592菌株在第九天時的菌落直徑為37mm,敲除突變體Λ VdpdaAl-a和 Λ VdpdaAl-b的分別為38mm、38mm,與V592菌株差異不顯著。
[0137] 3、產孢量測定
[0138] 用打孔器在菌株菌落邊緣打取10個直徑為Icm的菌餅,將菌餅接種于裝有查氏液 體培養基的錐形瓶中,在26°C、200rpm條件下搖培5天,用無菌的微孔濾布過濾培養物至無 菌的離心管中,再用250mL超純水洗錐形瓶并用微孔濾布過濾至新的無菌離心管中,收集 分生孢子。將收集的分生孢子在4°C、1200rpm條件下離心30分鐘,棄上清,用IOmL超純水 重新懸浮沉淀,轉移至無菌離心管,在4°C、1200rpm條件下離心30分鐘,棄上清,收集沉淀, 獲得分生孢子。用無菌水將收集的分生孢子濃度調至IX 106cfu/mL,然后準確吸取ImL分 生孢子懸浮液,接種至裝有IOOmL查氏液體培養基的150mL的三角瓶中,在26°C,200rpm條 件下暗培養。在顯微鏡下用血球計數板測量分生孢子濃度,從第二天到第九天每24h測量1 次分生孢子濃度,共測8次,每個菌株設三個重復,每種菌株每次的分生孢子濃度是其三個 重復的平均值。
[0139] 結果表明從第三天開始,敲除突變體Λ VdpdaAl-a和Λ VdpdaAl-b的產孢量均明 顯低于V592菌株(圖6中B),敲除突變體Λ VdpdaAl-a和Λ VdpdaAl-b在各個檢測時間點 的產孢量沒有顯著差異,這表明VdpdaAl基因與分生孢子產量相關,VdpdaAl基因參與了分 生孢子的形成。
[0140] 4、分生孢子和菌絲形態觀察
[0141] 分生孢子形態觀察:收集同一時期相同培養條件下敲除突變體Λ VdpdaAl-a、 Λ VdpdaAl-b和V592菌株的分生孢子在顯微鏡下觀察,以V592菌株為對照,觀察敲除突變 體的分生孢子與V592菌株之間的差異。
[0142] 分生孢子形態觀察結果:敲除突變體Λ VdpdaAl-a和Λ VdpdaAl-b的分生孢子形 態多為橢圓形,大多數里面有油滴,與V592菌株相比沒有差異。
[0143] 菌絲形態觀察:采用小室培養的方法(載玻片培養法),對菌株菌絲的形態進行觀 察,即用滅菌的牙簽在菌株菌落邊緣打取直徑約為5_的菌餅,倒置放在無菌的載玻片上, 將載玻片置于保濕的培養皿內,26°C暗培養3天,取出載玻片在顯微鏡下觀察敲除突變體 的菌絲與V592菌株的菌絲微觀結構。
[0144] 結果表明在保濕的培養皿中培養3天之后,敲除突變體Λ VdpdaAl-a和 Λ VdpdaAl-b形成的分生孢子梗明顯比V592菌株分生孢子梗少(圖6中C)。
[0145] 5、顯微觀察敲除突變體分生孢子的萌發情況
[0146] 將敲除突變體Λ VdpdaAl_a、A VdpdaAl-b和V592菌株的菌餅分別接種在查氏培 養基中,在26°C、200rpm的搖床中培養24h,用無菌的濾布收集分生孢子懸浮液,用移液槍 吸取定量的分生孢子懸浮液,在顯微鏡下觀察分生孢子萌發的情況。
[0147] 結果表明,V592菌株與敲除突變體Λ VdpdaAl-a和Λ VdpdaAl-b的分生孢子萌發 并沒有明顯差異(圖7)。
[0148] 6、致病性測定
[0149] 采用棉花苗期灌根法對各菌株進行致病性的鑒定。將需要進行致病力分析的菌株 預先用查氏液體培養基,在26°C,200rpm條件下培養1周。棉苗生長至出現2片真葉時,將 準備好的分生孢子濃度為I X IO7個/mL的菌株分生孢子液進行灌根接種處理。每個盆缽約 200mL,分生孢子懸浮液沿著棉苗莖基部輕輕倒入培養基質中。每個菌株設2個重復。接種 35天后,對接種棉株進行發病癥狀拍照和調查。按以下標準記載發病級別,O級:沒有葉片 發病的植株;1級:〇. 1% _25%的葉片發病的植株;2級:25% -50%的葉片發病的植株,不 包括25%的葉片發病;3級:50% -75%葉片的發病的植株,不包括50%的葉片發病;4級: 大于75%的葉片發病的植株。不同菌株處理的植株病情指數被用來評價菌株致病力程度。 結果表明,在接種24天后,接種V592菌株的棉花葉片開始出現萎蔫、焦枯,大約接種35天 后接種V592菌株的棉花萎蔫枯死,而接種敲除突變體Λ VdpdaAl-a或Λ VdpdaAl-b的植株 生長旺盛(圖8),接種V592菌株的棉花、接種敲除突變體Λ VdpdaAl-a棉花和接種敲除突 變體Λ VdpdaAl-b棉花在接種35天后的病情指數分別為75. 94%、10. 00%和11. 05%,表 明VdpdaAl基因是V592菌株致病的一個關鍵因子。<