炭疽病菌侵染過程的重要基因

The Important Genes for Infection of Colletotrichum spp.

曾敏南(Min-Nan Tseng) ； 陳昱初(Yu-Chu Chen)

《高雄區農業改良場研究彙報》 24卷2期 (2013/12) Pp. 24-38

摘要

炭疽病菌（”Colletotrichum” spp.）為多種作物的重要病原真菌，例如胡瓜炭疽病菌C. ”lagenarium”。炭疽病菌在侵染植物之過程中，首先需要突破植物最外層之障礙，才能進入寄主組織內殖據。這個過程主要可分為三個階段，包含分生孢子發芽、分化出特化的侵染構造稱為附著胞（appressorium）以及產生侵染釘（infection peg）侵入寄主體表。於上述幾個主要階段中，首先為分生孢子受到寄主表面物質的誘導進而發芽並產生附著胞。目前已在苜蓿炭疽病菌（”C. trifolii”）上發現可受脂質誘導的protein kinase，稱為LIPK（lipid-induced protein kinase）。經由基因破壞之實驗結果，已了解LIPK與炭疽病菌附著胞的分化有關。此外，在炭疽病菌侵染的過程中mitogen-activated protein kinase（MAP kinase）具有調控發芽與附著胞分化之功能。在胡瓜炭疽病原（”C. lagenarium”）中已有兩個MAP kinase被確認與真菌之致病能力有關，分別為”Maf1”及”Cmk1”。缺乏”Maf1”的突變株對胡瓜致病力大幅降低，該突變株的分生孢子雖可有效的發芽，但是無法形成附著胞。而”Cmk1”的突變株則顯示出”Cmk1”與調控炭疽病的發芽、附著胞分化及侵染植物後的生長 有關。”Cmk1”突變株的分生孢子無法發芽，但經由添加酵母抽出物後可回復其發芽能力，該結果意謂著除了由”Cmk1”調控之路徑外，可能還有其它未知 的途徑調控炭疽病菌的發芽過程。在Yamauchi等人在2004年的研究中證實了經由adenylate cyclase gene（”Cac1”）與cyclic AMP（cAMP）調控protein kinase A（PKA）之訊息傳導，而影響炭疽病分生孢子之發芽。當炭疽病菌的附著胞形成之後，接著趨近成熟的附著胞尚需產生黑色素並形成侵染釘。胡瓜炭疽病菌的”Cst1”基因及菜豆炭疽病菌（”C. lindemuthianum”)的”ClPLS1”基因 可調控炭疽病菌侵染釘的形成。”Cst1”及”ClPLS1”受破壞的突變菌可產生具有黑色素的附著胞，但無法正常侵入寄主表皮。透過這些觀察可了解到炭疽病菌要產生侵染釘侵染寄主，除了附著胞要能產生黑色素藉以累積附著胞內部膨壓之外，可能還需要調控細胞骨骼的相關因子，藉以精確的產生侵染釘進而達成侵染之目的。

關鍵字

炭疽病菌 ； 附著胞 ； 侵染釘

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MAP kinase