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蕪菁尖鐮孢菌SGE1轉錄因子基因之功能性探討

為了解決W204 2014的問題，作者蔡承佑 這樣論述：

十字花科植物為全球重要的蔬菜作物，已報導尖鐮孢菌Fusarium oxysporum複合種可引起十字花科蔬菜黃葉及萎凋病。目前十字花科黃葉病菌群中，蕪菁尖鐮孢菌(F. oxysporum f. sp. rapae，FoRP)可感染芥菜(Brassica juncea)、白菜(Brassica rapa)與白蘿蔔(Raphanus sativus)，而無法感染甘藍(Brassica oleracea)。假設蕪菁尖鐮孢菌可能因為表現不同效應蛋白而導致特定寄主範圍。根據前人研究SGE1 (SIX Gene Expression 1)為含有WOPR Box功能域的轉錄因子，並且為重要的效應蛋白SIX

(Secreted-in-xylem)基因家族之上游調控基因及病原性因子(pathogenicity factor)。根據其他病害系統的研究，推測FoRP-SGE1亦為FoRP的病原性因子，並且調控多個效應蛋白的表現。為了解FoRP-SGE1之實際功能，使用原生質體轉殖法(PEG-mediated transformation，PEG)生產出FoRP-SGE1基因剔除菌株與基因恢復菌株，並經由PCR與南方墨點法(southern blot)驗證菌株。研究顯示，ΔFoRP-SGE不影響生長與分生孢子發芽，但影響分生孢子產量。重要的是，ΔFoRP-SGE1菌株完全失去對植物的病原性，但仍不影響其

侵入與纏據組織的能力，因此推測FoRP-SGE1為病原性因子並可能調控效應蛋白的表現。為了解FoRP之SIX蛋白及其他效應蛋白，藉由全基因體定序方式，使用次世代定序illumina平台配合第三世代定序PacBio平台策略，組裝獲得FoRP F38全基因體資料，具有261條scaffolds，大小57.9 Mbps，經基因註解後預測具有19,518個基因，並發現含有1個SIX9與3個SIX14同源基因。Q-PCR結果顯示，ΔFoRP-SGE1菌株SIX9與SIX14表現顯著下降。另外自實驗結果觀察到ΔFoRP-SGE1菌株之厚膜孢子外層纖維狀組織(fibrillose layer)消失，並且對於

離子型滲透壓、扶吉胺殺菌劑、乾旱與紫外光逆境的耐受性降低。SGE1影響厚膜孢子之形態與逆境耐受性的結果為首次報導。本研究結果顯示，FoRP-SGE1為蕪菁尖鐮孢菌重要的病原性因子，可調控SIX基因表現，並與厚膜孢子耐逆境能力相關聯。