担子菌交配型基因的克隆及功能研究进展

担子菌中已有２０多个交配型基因被克隆,Ａ、Ｂ位点的交配型基因具有明显不同的结构特征。Ａ位点的交配型基因编码两类含相似同源结构域的蛋白质,两种蛋白质形成异源二聚体,调节依赖Ａ因子的发育过程;而Ｂ位点的交配型基因编码信息素及其受体,交配型基因编码的同源结构域蛋白质在植物、动物和菌类中都具有广泛的保守性。     

子囊菌交配型位点与交配型基因研究进展

有性生殖是真菌的生殖方式之一,是真菌遗传重组的重要驱动力。交配型(mating-type,MAT)位点控制真菌性别,在有性生殖过程中起决定性作用。不同类型真菌MAT位点的基因组成、排列方式和编码蛋白不尽相同。近年来,MAT位点和MAT基因的功能与调控网络研究进展较快。本文对子囊菌交配型位点的基因组成及分布、MAT基因的功能、MAT位点与有性生殖调控通路的关系等进行了综述。     

担子菌类食用菌交配型位点结构的研究进展

大多数可栽培的食用菌是属于担子菌的大型真菌,具有复杂的交配型系统,通常涉及到两类交配型基因,即编码同源域转录因子的A交配型基因以及编码脂肽信息素和信息素受体的B交配型基因。对担子菌交配型系统的研究已经有上百年的历史,近年来随着高通量测序技术的发展,很多常见食用菌的基因组获得测序,使得我们对不同类型交配型位点的分子遗传学结构能够进行更加细致的解析。本文在概述了担子菌有性生殖系统和交配型基因分子特点的基础上,对常见食用菌中的香菇、金针菇、灵芝、糙皮侧耳、刺芹侧耳、白灵侧耳、裂褶菌、双孢蘑菇、草菇和虎皮香菇以及模式生物灰盖鬼伞等物种的交配型位点的结构进行了总结和分析。从已有的研究结果来看,常见食用菌的交配型位点的分子遗传学结构存在多样性,不同物种的交配型位点具有不同的结构特点。从物种内不同菌株之间的交配型结构比较来看,交配型基因的位置和数量也具有丰富的多样性。在分子遗传学层面对常见食用菌交配型位点结构的认识将有助于深入阐明交配型基因对子实体发育的调控以及解决食用菌生产实际中的科学问题,但是目前对食用菌交配型位点和基因的研究仍旧存在很多空白,有待于进一步深入和拓展。     

木耳交配型混合集群RAPD分析

用ＲＡＰＤ－混合集群分析来检测异宗结合担子菌不同交配型间的多态性。来源于同一木耳Ａｕｒｉｃｕｌａｒｉａ ａｕｒｉｃｕｌａ （Ｌ．ｅｘ Ｈｏｏｋ．）Ｕｎｄｅｒｗ．子实体的１０个单孢萌发而成的单核体进行ＲＡＰＤ分析证实,它们之间具有极高的同源性。将单核体按其所属的交配型分为两类,每类各５个,构成Ａ１,Ａ２两个基因池。用３３种单引物,２０种双引物对其进行扩增、分析,发现引物ＯＰＥ１９号能在这两个基因池间     

白粉菌交配型位点基因结构及分子系统学关系

白粉菌是一类植物专性寄生真菌,广泛分布于世界各地,可引起多种植物白粉病。开展白粉菌交配型基因研究可以为全面认识白粉菌的生活史循环和系统演化提供证据。本研究以子囊菌中已报道的10种MAT基因和4种侧翼基因的氨基酸序列为种子序列,采用生物信息学方法在21个白粉菌基因组中进行氨基酸同源性分析,探索MAT基因及其侧翼基因的种类和线性排布。结果表明,21个白粉菌基因组中有10个属于MAT1-1型,包含MAT1-1-1和MAT1-1-3两种基因;10个属于MAT1-2型,仅包含MAT1-2-1基因;在Erysiphe pulchra的基因组中同时存在MAT1-1-1、MAT1-1-3、MAT1-2-1;而4种侧翼基因SLA2、APC5、APN2和CoxVia在21个白粉菌基因组中均存在。21个菌株中有两个菌株Blumeria graminis f. sp. hordei RACE1和Golovinomyces orontii的MAT基因和4种侧翼基因分布在同一个scaffold,其余菌株MAT基因和侧翼基因均不在同一scaffold出现。本研究分别分析了具有MAT1-1和MAT1-2的菌株中MAT基因和4种侧翼基因的排列关系,同时根据9个菌株的MAT基因注释信息,推测了其他菌株的MAT基因结构。结果表明,同属白粉菌的MAT基因结构相同,属间MAT基因结构差异明显。以从白粉菌基因组中获得的MAT1-1-1、MAT1-1-3和MAT1-2-1 3种MAT基因序列分别构建系统发育树,发现布氏白粉菌属Blumeria、白粉菌属Erysiphe和戈洛文白粉菌属Golovinomyces分别形成独立分枝,且白粉菌属与戈洛文白粉菌属形成姊妹群,这与前人对白粉菌系统发育关系的研究结果一致。本研究得到的白粉菌MAT基因种类、分布及其结构的相关结果为进一步实验提供了理论依据,为探究白粉菌的系统发育提供了新的思路。     

植物同源盒基因的克隆与功能研究

同源盒基因在植物、动物、菌物的广泛存在说明这种结构在真核生物进化的早期就已出现,并暗示其具有重要功能。本文对植物同源盒基因的克隆与功能研究进行了综述,包括同源盒基因编码蛋白的结构特点、类型,并以玉米Knl、水稻OSH1及拟南芥STM为例,介绍了同源盒基因功能研究的现状。现有证据表明,同源盒基因与植物的发育过程有关。     

木耳交配型混合集群RAPD分析

用RAPD-混合集群分析来检测异宗结合担子菌不同交配型间的多态性。来源于同一木耳Anriculariaauricula（L．exHook．）Underw,子实体的10个单孢萌发而成的单核体进行RAPD分析证实,它们之间具有极高的同源性。将单核体按其所属的交配型分为两类,每类各5个,构成A1,A2两个基因池。用33种单引物,20种双引物对其进行扩增、分析,发现引物OPE19号能在这两个基因池间产生多态性,其中一条特异性谱带在A2基因池扩增产物中存在,在A1基因池中不存在。推测这一条谱带可能是与A2交配型基因连锁的分子标记。此研究结果不仅为由单因子控制的二极性担子菌的交配型测定提供科学依据,而且为RAPD技术在异宗结合担子菌极性研究中的应用展示了可喜的前景。     

子囊菌交配型基因MAT1-1的系统发育

子囊菌具有无性态与有性态的复杂性,以及人们对其系统发育和亲缘关系了解的局限性,进而导致菌物学家对子囊菌分类尚持不同意见。子囊菌的交配型基因（MAT）进化保守,且编码的蛋白质调控子囊菌的有性生殖过程。核盘菌Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary隶属于子囊菌门Ascomycota、盘菌纲Discomycete,是一种典型丝状同宗配合真菌,控制该菌有性生殖的交配型基因MAT1-1和MAT1-2紧密连锁,且该菌并无有性态与无性态的复杂性。故此,本文根据所克隆的核盘菌交配型基因MAT1-1,利用PAUP*软件将82种含有Alpha-box交配型基因的子囊菌进行了系统进化分析,通过核苷酸及氨基酸水平的系统发育分析,并结合Ainsworth（1973）分类系统及最新的Deep Hyphae（2006）分类系统的对比研究,发现所构建的系统进化树与传统分类所表现的进化关系基本一致,且核盘菌交配型基因MAT1-1在进化过程中功能相对保守,该分析结果有助于对其他子囊菌交配型基因的克隆、系统分类与进化研究,同时对核盘菌的亲缘关系、病害预测及防治等具有重要意义。     

三种同源基因的辨析

同源基因分为直向同源基因、横向同源基因和异源同源基因。该文对这三种同源基因进行辨析,并对直向同源基因和横向同源基因的进一步分类进行了简单介绍。     

新生隐球菌交配型的研究进展

新生隐球菌是担子菌类的真菌病原体,有明确的有性周期,有性生殖过程由两条等位基因MATα和MATa控制。MAT编码的产物包括信息素和信息素受体,丝裂原活化蛋白激酶信号级联放大系统的组成部分,还有一些在有性周期中没有明确功能的蛋白,这些蛋白都是其他真菌相应蛋白的同系物。     

Allelic divergence at Bα1 pheromone receptor genes of Schizophyllum commune

Abstract The multiallelic mating type locus Bal of Schizophyllum commune encodes a pheromone receptor and putative pheromone genes. A comparison of two alleles encoding receptors that share the same specificity Bα1 was performed using strains of different geographic origin. The amino acid sequence alignment revealed strong conservation of the largest part of the receptor. Only in the distal C-terminus major amino acid was divergence encountered. This C-terminal region of 117 of the total of 639 amino acids was shown to be unnecessary for function in vivo by transformation experiments.     

Cloning and Analysis of Partial B Mating Gene Pheromone Receptor in Agrocybe salicacola (Strophariaceae)

A 4231bp DNA fragment of B mating type pheromone receptor from strain YAASM0711 of Agrocybe salicacola was obtained by using degenerate PCR and DNA walking techniques. The result of alignment and structure prediction of DNA sequences showed that one 1194bp nucleotides gene ASRcb1 encoding B mating pheromone receptor was found, including four introns(72bp, 49bp, 48bp and 41bp) and five extrons (217bp, 113bp, 67bp, 138bp and 449bp). The spliced open reading frame (ORF) contains 984bp nucleotides encoding 327 amino acid residues, and includes seven transmembrane protein regions as in its similar sequences of Coprinus cinerea and Laccaria bicolor pheromone receptors. The genetic evolution of pheromone receptor showed ASRcb1 was clustered with more receptors, which suggested multiple ways of evolution occurred in fungi.     

A distinctive phenotype in the common-<Emphasis Type="Italic">A</Emphasis> heterokaryon of <Emphasis Type="Italic">Coprinus cinereus</Emphasis>

The homobasidiomycete Coprinus cinereus, unlike Schizophyllum commune, is not known to exhibit an obvious heterokaryotic phenotype in common-A matings. In the present study we found that progeny isolated from a fruit-body collected in the field exhibit a distinctive mycelial development in common-A matings. Genetic analysis suggested that the common-A heterokaryotic phenotype is brought about by a nuclear factor(s) other than the mating type genes. Received: March 30, 2001 / Accepted: October 1, 2001     

Blue Light Overrides Repression of Asexual Sporulation by Mating Type Genes in the Basidiomycete Coprinus cinereus

Monokaryotic mycelia of the homobasidiomycete Coprinus cinereus form asexual spores (oidia) constitutively in abundant numbers. Mycelia with mutations in both mating type loci (Amut Bmut homokaryons) also produce copious oidia but only when exposed to blue light. We used such an Amut Bmut homokaryon to define environmental and inherent factors that influence the light-induced oidiation process. We show that the Amut function causes repression of oidiation in the dark and that light overrides this effect. Similarly, compatible genes from different haplotypes of the A mating type locus repress sporulation in the dark and not in the light. Compatible products of the B mating type locus reduce the outcome of light on A-mediated repression but the mutated B function present in the Amut Bmut homokaryons is not effective. In dikaryons, the coordinated regulation of asexual sporulation by compatible A and B mating type genes results in moderate oidia production in light. Copyright 1998 Academic Press.     

Change of Mating Type in an EU1 Lineage Isolate of Phytophthora ramorum

All Phytophthora ramorum EU1 lineage isolates tested are of A1 mating type, except for three rare isolates from 2002 to 2003 from Belgium, which were originally assigned the A2 mating type. In one of these isolates (2338), a switch from A2 to A1 mating type was observed in 2006. This observation initiated a larger study in which all cultures and subcultures of the original three EU1 A2 isolates, maintained in three laboratories under different storage conditions, were checked for mating type change. The A2 to A1 mating type switch was observed in four of seven independently maintained isolates that were derived from isolate 2338 in two laboratories, using different transfer regimes and storage conditions. Following the mating type switch to A1 in these four derived isolates, no reversion back to A2 mating was observed, even after up to 5 years of additional isolate maintenance and several more subculturing events. The three other isolates that were derived from isolate 2338 as well as the other EU1 A2 isolates collected in 2002 and 2003 and stored in the same conditions did not display such mating type change. The potential causes of the mating type conversions as well as their epidemiological implications are discussed.     

猪肚菇担孢子交配型的分析

以3个不同的猪肚菇菌株为材料,采用三轮杂交系统研究了其担孢子的交配型。显微镜观察表明,1个担子上着生有4个担孢子。交配型测定结果表明,猪肚菇属四极性异宗结合。χ2测验结果显示,2个菌株的4种交配型孢子单核体的比例符合1:1:1:1的分离规律,1个菌株的担孢子交配型不呈预期的分离比。     

水稻稻瘟病抗性基因的克隆、育种利用及稻瘟菌无毒基因研究进展

稻瘟病是世界上影响水稻(Oryza sativa)粮食生产的主要病害之一, 抗病基因的发掘与利用是抗病育种的基础和核心。随着寄主水稻和病原菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)基因组测序和基因注释的完成, 水稻和稻瘟病菌的互作体系成为研究植物与真菌互作的模式系统。该文对稻瘟病抗病基因的遗传、定位、克隆及育种利用进行概述, 并通过生物信息学分析方法, 探讨了水稻全基因组中NBS-LRR类抗病基因在水稻12条染色体上的分布情况, 同时对稻瘟病菌无毒基因的鉴定及无毒蛋白与抗病蛋白的互作进行初步分析。最后对稻瘟病抗病基因研究存在的问题进行分析并展望了未来的研究方向, 以期为水稻抗稻瘟病育种发展和抗病机制的深入理解提供参考。     

抗旱相关基因在烟草中的应用研究进展

干旱是影响烟草正常生长、发育、产量和烟叶品质的一个重要逆境因子。在干旱胁迫下,植物体内会通过激发一些抗旱基因的表达来增强植物的抗旱能力。目前,很多抗旱相关的功能蛋白基因和调控蛋白基因已被克隆并在烟草中实现了遗传转化,外源抗旱基因的表达提高了转基因烟草的抗旱能力。抗旱基因的克隆为烟草抗旱新品种的培育奠定了良好的分子基础,系统深入地研究抗旱相关基因在干旱胁迫条件下的表达与调控,可为通过基因工程手段提高烟草的抗旱能力开辟新途径,同时也能为其他农作物的抗旱分子育种和品种改良提供基因资源。