利用荧光蛋白标记研究稻瘟病菌有性世代的细胞结构

郭晓宇1,2 李玲2,3 董波4 王教瑜2* 柴荣耀2 张震2 毛雪琴2 邱海萍2 郝中娜2 王艳丽2 孙国昌2*

1浙江师范大学化学与生命科学学院, 金华 321004; 2省部共建国家重点实验室培育基地–浙江省植物有害生物防控重点实验室, 浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所, 杭州 310021; 3浙江农林大学农业与食品学院, 临安 311300; 4浙江省农业科学院病毒与生物技术研究所, 杭州 31

摘要 : 稻瘟病是水稻最重要的病害之一, 同时稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)是植物病原真菌研究的模式生物。稻瘟病菌是异宗配合的子囊菌, 但其有性世代的细胞学过程、形态结构、分子机制以及对病菌变异的贡献研究都较少, 也缺乏必要的研究手段。该文利用荧光蛋白标记结合荧光染色的方法对稻瘟病菌有性世代结构进行了标记和显微观察, 以期为稻瘟病菌有性生殖过程和机制研究提供方法与借鉴。将绿色荧光蛋白GFP和红色荧光蛋白mCherry分别导入两个相对交配型的稻瘟病菌菌株Guy11(MAT1-2)和70-15(MAT1-1), 各转化子及野生型按交配型组合对峙培养, 观察有性世代结构中的荧光表达情况。结果表明, 组蛋白H3启动子、核糖体蛋白RP27启动子和疏水蛋白MPG1启动子均可在稻瘟病菌有性孢子形成过程中高丰度表达。进一步利用这三种启动子和两种荧光蛋白对稻瘟病菌有性孢子的细胞器(细胞核、过氧化物酶体)进行标记和观察, 结果表明, 融合组蛋白H2B的mCherry及融合核定位信号(NLS)的GFP均能有效标记子囊孢子细胞的细胞核, 荧光集中而明亮; 带有过氧化物酶体定位信号1(PTS1)的GFP可以有效地标记子囊孢子中的过氧化物酶体, 每个细胞中均有数量不等的过氧化物酶体, 表明子囊孢子中需要过氧化物酶体参与生化代谢。该文还利用脂肪染色剂尼罗红、BODIPY和细胞壁染色剂卡氏白结合荧光蛋白标记对子囊和子囊孢子进行组合染色。结果显示, 尼罗红、BODIPY、卡氏白染色剂互不干扰, 可以与不同颜色的荧光蛋白相互组合, 从而更加清晰地标记子囊和子囊孢子的结构、细胞器和储藏物质。