转录因子FgPacC介导的禾谷镰刀菌体内铁平衡的调控机制研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

一、研究意义：禾谷镰刀菌（fusarium graminearum）引起的赤霉病已成为当前制约我国小麦生产安全和麦类食品质量安全的首要病害。小麦赤霉病能引起小麦小花不育和穗部变色、干枯、籽粒重量下降，从而导致小麦的产量和质量下降。这些危害特性为小麦的出售、出口和处理造成困难。此外，被感染的谷物因含有对人体和动物有害的单端孢霉烯族毒素类和玉米赤霉烯酮，而不适合作为食物和饲料。目前，还没有可利用的对小麦赤霉病菌高抗或耐抗的小麦品种。小麦赤霉病的防治主要依赖杀菌剂，不仅花费大而且很难起到有效的防治作用。近几年，该病害在我国呈急剧加重的发展趋势。近5年年均发病面积高达9300万亩。当前，生产上缺乏高产优质抗病品种、抽穗扬花期高温高湿天气、田间充足的菌源量以及迅速上升的病菌抗药性是导致赤霉病流行成灾的重要因素。禾谷镰刀菌需战胜环境中氧化、渗透、ph、干旱、杀菌剂、重金属等胁迫，才能生存并够成田间充足的初侵染源。因此，研究禾谷镰刀菌在田间的适应性，探究田间菌源充足的原因，对小麦赤霉病的防控具有重要意义。

二、国内外研究状况：目前，国内外已有大量关于禾谷镰孢菌对各种环境胁迫耐受力程度机制的研究，包括盐胁迫、高温胁迫、水分胁迫等。但禾谷镰刀菌对铁胁迫有强的耐受力的机制尚不清楚。主要参考文献如下：

[1] chengw, song x, li h, cao l, sun k, et al.(2015) host-induced gene silencing of an essential chitin synthase gene confersdurable resistance to fusarium headblight and seedling blight in wheat. plant biotechnol j 13: 1335–1345.

2. 研究的基本内容和问题

四、研究目标：在长江中下游、江淮稻麦轮作区，淹水稻田的土壤中容易产生铁（ii）离子毒害，有趣的是，铁毒害并没有影响到下一轮小麦上禾谷镰刀菌的菌源量，意味着禾谷镰刀菌对铁胁迫有强的适应性。进一步表型测定发现，与轮枝镰刀菌（fusariumverticillioide）、尖孢镰刀菌（fusarium oxysporum）、链格孢菌（alternaria alternata）等相比，禾谷镰刀菌对铁胁迫有强的耐受力，但其机制尚不清楚。

另外，铁是一种所有生物生长必需的关键元素，在生物体内存在于多种形式，包括离子铁、血红素和铁硫簇中的铁，在呼吸、dna合成和修复、核糖体合成、新陈代谢等细胞学过程中发挥重要作用。自然界中大多数是难溶的fe³ ，需要噬铁素和铁载体等蛋白帮助吸收转化为可利用的fe² 。在致病真菌中，铁获取的缺陷导致降低的致病性。然而，细胞内过多的铁会导致fenton反应的发生，进而导致活性氧（reactive oxygen species,ros）的积累对细胞产生毒害。铁的动态平衡对生物体的正常生长发育至关重要，因此，生物体进化出精密的铁吸收、利用和储存机制来调控细胞内铁的动态平衡。

五、研究内容：本试验分为三个内容，分别为：1.研究禾谷镰孢菌菌体内ph信号途径是否参与到铁平衡的信号转导。2.研究 fgsg_13813转录因子对于噬铁素的合成是否有影响。3.研究fgsg_13813转录因子对于麦角甾醇的合成是否有影响。

3. 研究的方法与方案

六、研究方法：

（一）、噬铁素检测（cas蓝色液体检测）

在酸性高铁和碱性条件下的正常mm中摇ph-1和其它真菌 48h，收集20ml上清。加高铁终浓度5mm处理9h，收集20ml上清。用下述方法检测。

4. 研究创新点

八、特色或创新之处：1.本次实验研究的为禾谷镰孢菌对铁胁迫有强的耐受力的机制，此机制以前从未有人研究过。

2.本次实验首次将禾谷镰孢菌体内铁平衡的信号转导与禾谷镰孢菌产生脱氧雪腐镰孢菌烯醇（DON）、玉米赤霉烯酮（ZEN）等真菌毒素的状况联系起来。

5. 研究计划与进展

九、研究计划及预期进展：1.明确禾谷镰孢菌菌体内ph信号途径是否参与到铁平衡的信号转导。

2.明确fgsg_13813转录因子对于禾谷镰孢菌内噬铁素的合成是否有影响。

3.明确fgsg_13813转录因子对于禾谷镰孢菌内麦角甾醇的合成是否有影响。