水稻恶苗病菌cyp51s基因影响其对咪鲜胺的抗药性

海底丛林 2022-08-13 发布于河南

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导读

随着高产水稻的大面积种植以及高产栽培技术的推广，近年来水稻恶苗病不断大面积发生，严重威胁水稻安全生产。明确其优势致病菌藤仓镰孢菌（Fusarium fujikuroi ）对常用药剂的敏感性、抗性机理的形成等等，对病害的防治至关重要。本课题组针对浙江省水稻恶苗病主要致病菌抗药性监测和其对常用杀菌剂咪鲜胺的抗性机理进行了初步研究。

主要内容

咪鲜胺属于甾醇脱甲基抑制剂（DMIs），通过阻碍细胞色素P450中第6对位上的亚铁离子与羊毛甾醇等结合，导致功能性甾醇类物质的短缺和羊毛甾醇等14α-甲基甾醇类物质的过多积累，使细胞膜的流动性发生改变，破坏了细胞膜的功能，最终引起真菌细胞死亡。目前病原菌对DMIs产生抗性的原因主要包括以下4个方面：（1）cyp51（脱甲基酶）基因氨基酸发生点突变，靶标酶空间结构改变，导致DMIs与靶标结合能力降低，引起病原菌对DMIs的抗性。（2）cyp51a基因过量表达，产生过量的甾醇14α-脱甲基化酶，需要更高浓度的药剂才能对病原菌起到抑制作用。（3）细胞自身的降解机制启动，将DMIs杀菌剂降解为对病原菌无毒的物质。(4)细胞自身的外排机制启动，在ABC运输体参与下，将菌体内咪鲜胺排出，不能与靶标位点结合。

本课题组近年来从浙江省各地采集到的恶苗病样进行分离并对其常用杀菌剂进行抗性监测，发现咪鲜胺高水平抗性菌株其cyp51a基因并未发生点突变，而是cyp51b基因出现点突变（S312T）。我们通过PEG介导的原生质体转化方法，构建了无遗传背景差异的单点突变体，结果显示该点突变确为引起咪鲜胺抗性的主要机制。

另外qRT-PCR分析结果显示，在咪鲜胺高抗菌株中，cyp51a和cyp51b基因显著高表达。在咪鲜胺加药处理条件下，敏感菌株中cyp51a/b/c基因表达量均显著高于抗性菌株。这说明，藤仓镰孢菌对咪鲜胺抗药性的形成不是单一由cyp51b基因点突变控制的，其抗性的形成是同时伴随cyp51a/b基因高表达共同导致的结果。

计算机模拟咪鲜胺药剂分子与CYP51B蛋白对接结果显示，在CYP51B发生点突变形成抗性后，其与药剂对接的契合度并没有下降，反而略有增加（敏感菌株=4.7012，抗性菌株=5.0338），这可能是由于CYP51B仅是其抗性靶标位点，但不一定是其真正的毒理学靶标位点。因此，咪鲜胺对藤仓镰孢菌的作用机理还有待进一步向cyp51a/b/c上游途径深度挖掘。