郭宇燕，張璐，趙心雨，胡東維，梁五生

（浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院生物技術(shù)研究所/農(nóng)業(yè)部作物病蟲分子生物學(xué)重點實驗室，杭州310058）

稻曲病由稻曲病菌（Villosiclava virens，無性態(tài)為Ustilaginoidea virens）引發(fā)。稻曲病菌為肉座菌目、麥角菌科、綠核菌屬真菌[1-2]。該菌在水稻孕穗早期侵染水稻幼穗，從花絲頂部侵入，然后朝花絲基部擴展[3]，在籽粒灌漿中后期形成稻曲球[2]。稻曲球表面可產(chǎn)生大量厚垣孢子[4]，還可形成若干菌核。稻曲病菌侵染水稻后會吸收寄主的營養(yǎng)物質(zhì)用于自身生長發(fā)育，從而導(dǎo)致稻谷空粒，造成水稻減產(chǎn)[5]。此外，稻曲球還含有對人、動物和植物均有一定毒性的毒素，嚴(yán)重影響稻米品質(zhì)[6-8]。

由于大面積推廣種植的水稻品種缺乏抗性以及氣候變化等原因，近年來，稻曲病的發(fā)生呈現(xiàn)不斷加重的趨勢。該病已由一種零星、偶發(fā)性病害逐漸發(fā)展成為一種水稻主要病害[6]。在我國，此病在東北、西南和長江中下游稻區(qū)危害較重，主要發(fā)生于晚稻上[6]。在其他亞洲國家或地區(qū)，以及美洲和非洲，亦有此病大面積發(fā)生的報道[9]。

稻曲病菌雖然屬于活體營養(yǎng)型病原真菌，但不能進(jìn)入寄主細(xì)胞內(nèi)部，不能產(chǎn)生吸器類結(jié)構(gòu)，侵染模式為典型的細(xì)胞外侵染和擴展，其向水稻深層組織的擴展由菌絲完成[4]。目前關(guān)于稻曲病菌菌絲生長調(diào)控的研究仍非常薄弱，對該菌菌絲的生長受到哪些因子調(diào)控及涉及的調(diào)控機制了解不多，導(dǎo)致研究者對該菌在水稻深層組織中擴展的調(diào)控機制不甚明確。

研究已證實照光可影響一些真菌的生長發(fā)育[10-11]，但關(guān)于照光對稻曲病菌的影響尚存在爭議。有研究報道，稻曲病菌菌核在黑暗中萌發(fā)的菌絲只產(chǎn)生分生孢子；而在充分照光條件下萌發(fā)的菌絲可形成子實體，產(chǎn)生子囊孢子，表明照光對該菌的生殖過程有重要影響[12-15]。然而，液體培養(yǎng)菌絲的產(chǎn)孢過程不受照光影響，不管照光與否都只產(chǎn)分生孢子，且孢子產(chǎn)量無差異[16-17]。照光被報道可誘導(dǎo)固體培養(yǎng)菌絲產(chǎn)生厚垣孢子，而黑暗條件下基本不產(chǎn)孢[18]；另有研究給出了相反結(jié)論，即黑暗條件下可產(chǎn)生大量厚垣孢子，而照光條件下不產(chǎn)孢[19]。對于稻曲病菌菌絲，有研究報道照光可抑制其生長[19-20]，也有文獻(xiàn)則報道照光對其無影響[17,21]。上述研究結(jié)論的諸多不一致表明，關(guān)于照光對稻曲病菌生長發(fā)育的影響尚待開展更多、更細(xì)致的研究予以明確。鑒于此，本研究比較了照光和黑暗條件下稻曲病菌菌絲在固體培養(yǎng)基上的生長狀態(tài)，并應(yīng)用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)，比較了上述2 組菌絲的基因整體表達(dá)情況，分析了照光引起的差異表達(dá)基因。本研究的結(jié)果有助于明確照光對稻曲病菌菌絲生長的影響，增進(jìn)人們對該菌菌絲生長調(diào)控機制的認(rèn)識，為水稻生產(chǎn)中科學(xué)、高效地防控稻曲病奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗菌株與培養(yǎng)方法

試驗材料為稻曲病菌ZJ09 菌株，從田間水稻病株上采集稻曲球并進(jìn)行多代單菌落分離純化后得到。

菌株培養(yǎng)方法：取馬鈴薯蔗糖瓊脂（potato sucrose agar,PSA）培養(yǎng)基平板上正常生長15 d的稻曲病菌，用直徑為5 mm 的打孔器沿著菌落邊緣打取菌碟，接種于新的PSA 平板中央，分成黑暗組與照光組2 組，黑暗組培養(yǎng)于保持黑暗條件的培養(yǎng)箱中，照光組培養(yǎng)于用日光燈提供白光（光照強度為4 000 lx）的培養(yǎng)箱中，溫度均為28 ℃。分別于培養(yǎng)7、15、20 d后取培養(yǎng)物用顯微鏡觀察和拍照，采用十字交叉法測量菌落直徑，每個時間點每組均觀測6皿。凡用于測量菌落直徑的PSA平板在測量完后均終止培養(yǎng)。用鐵勺分別從培養(yǎng)20 d的黑暗組與照光組PSA平板上刮取菌絲，用錫箔紙包好，立即用液氮快速冷凍，隨后送至上海派森諾生物科技股份有限公司進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。在轉(zhuǎn)錄組試驗中，黑暗組與照光組均設(shè)2個重復(fù)，每個試驗重復(fù)至少含3皿PSA平板培養(yǎng)物，作為生物學(xué)重復(fù)。

1.2 轉(zhuǎn)錄組試驗方法

1.2.1 cDNA 文庫的構(gòu)建及轉(zhuǎn)錄組測序流程

采用Oligo（dT）磁珠法富集稻曲病菌菌絲樣本總RNA 中帶有多聚A（poly A）的mRNA，再加入二價金屬離子溶液，將其打斷成長200～300 堿基的片段。繼而用6 堿基隨機引物和反轉(zhuǎn)錄酶合成cDNA 第1 鏈，以第1 鏈cDNA 為模板合成第2 鏈，第2 鏈的cDNA 的堿基T 被替換為堿基U，獲得鏈特異性文庫。文庫構(gòu)建完畢后，采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction, PCR）擴增進(jìn)行片段富集，再根據(jù)片段大?。?00～400 bp）進(jìn)行選擇。使用Agilent 2100 Bioanalyzer 對得到的文庫進(jìn)行質(zhì)檢，檢測文庫的總濃度及有效濃度。根據(jù)文庫有效濃度及所需數(shù)據(jù)量，將含有不同Index 序列的文庫按比例混合，統(tǒng)一稀釋至2 nmol/L。最后，采用第2代測序 技術(shù)（next-generation sequencing），基于Illumina HiSeq 測序平臺，對所得文庫進(jìn)行雙末端測序。

1.2.2 轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)分析

上述得到的文庫經(jīng)上機測序，得到圖像文件，再由測序平臺自帶軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)化，獲得FASTQ格式的原始下機數(shù)據(jù)（raw data），統(tǒng)計每個樣品的堿基識別準(zhǔn)確率。將原始數(shù)據(jù)采用Cutadapt 進(jìn)行過濾，去除3′端的接頭，獲得高質(zhì)量識別序列（clean data），使用Tophat軟件將其與稻曲病菌“UV-8b”參考基因組序列（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/31935?genome_assembly_id=59177）進(jìn)行比對，默認(rèn)識別序列（reads）和參考基因組序列的錯配個數(shù)在2 個之內(nèi)，即為比對（mapping）成功。拼接比對成功的識別序列，還原出轉(zhuǎn)錄本序列。

對于使用Tophat 軟件比對成功的序列，利用Cufflinks-2.2.1（http://cole-trapnell-lab.github.io/cufflinks），通過計算每百萬片段中來自某一基因每千堿基長度的片段數(shù)目（expected number of fragments per kilobase of transcript sequence per million base pairs sequenced, FPKM）來對基因表達(dá)進(jìn)行定量；利用Cuffdiff 分析模塊篩選差異表達(dá)基因（differentially expressed genes, DEGs），篩選標(biāo)準(zhǔn)為|log2（差異倍數(shù)）|＞1，且Q＜0.05，其中，差異倍數(shù)=照光組樣品基因表達(dá)量/黑暗組樣品基因表達(dá)量。

隨后，對篩選到的DEGs 進(jìn)行基因本體（gene ontology, GO）功能顯著性富集分析，把所有DEGs向GO 數(shù)據(jù)庫（http://www.geneontology.org）的各個分類映射，計算每個分類的基因數(shù)目，得到DEGs顯著富集的GO類別（term）。

此外，利用京都基因和基因組百科全書（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）公共數(shù)據(jù)庫，使用軟件KOBAS 2.0 對篩選到的DEGs 進(jìn)行KEGG 通路（pathway）注釋，獲得通路顯著性富集結(jié)果[22]。

1.3 用實時熒光定量PCR（real-time quantitative polymerase chain reaction, RT-qPCR）驗證轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果

以稻曲病菌的α微管蛋白-1 編碼基因作為內(nèi)參基因[23]，選取6 個表達(dá)豐度較高的DEGs，其中上調(diào)和下調(diào)的基因各3個（表1），進(jìn)行RT-qPCR，以驗證本研究中轉(zhuǎn)錄組測序篩選出的DEGs 的可靠性。用NCBI網(wǎng)站（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/）的在線引物設(shè)計工具Primer-Blast 來設(shè)計引物，引物序列見表1。用鐵勺從培養(yǎng)20 d的黑暗組與照光組PSA平板上分別刮取菌絲，用Trizol 法提取總RNA，用ReverTra Ace qPCR RT Master Mix with gDNA Remover 試劑盒（日本東洋紡公司）進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄，獲得cDNA。用SYBR Green QPCR主混料試劑盒（日本東洋紡公司）進(jìn)行RT-qPCR，儀器為Mastercycler epgradient S 型熒光定量PCR 儀（德國Eppendorf 公司）。PCR擴增體系（20 μL）：SYBR Green定量PCR主混料10 μL，10 μmol/L上下游引物各0.8 μL，cDNA模板2 μL，ddH2O 6.4 μL。PCR擴增程序：95 ℃預(yù)變性60 s；95 ℃變性10 s，60 ℃延伸30 s，40 個循環(huán)?；虻南鄬Ρ磉_(dá)量采用2－△△CT法計算。

表1 實時熒光定量PCR試驗所用引物Table 1 Primers used in RT-qPCR experiment

2 結(jié)果與分析

2.1 照光對稻曲病菌菌絲生長的影響

對在PSA平板上培養(yǎng)7、15、20 d后的ZJ09菌株菌落直徑進(jìn)行測量，結(jié)果表明：黑暗組和照光組的菌落直徑差異顯著（P＜0.01），培養(yǎng)7、15、20 d 后照光組的菌落直徑都顯著小于黑暗組的菌落直徑（圖1）。用顯微鏡觀察2組菌落，比較其菌落內(nèi)部（非邊緣區(qū)域）可以看到，2 組菌落的厚度、菌絲密度無明顯差異；從菌落邊緣可以看到，2 組菌落的菌絲在粗細(xì)、分支情況方面都未見明顯差異（圖2）。由此可得，照光組和黑暗組稻曲病菌的菌落直徑有顯著差異，反映出二者菌絲生長速率不同，表明照光可以明顯抑制稻曲病菌菌絲的生長。

2.2 文庫及轉(zhuǎn)錄組輸出數(shù)據(jù)結(jié)果

為了從轉(zhuǎn)錄組水平探究照光抑制ZJ09菌株菌絲生長的機制，本試驗構(gòu)建了4個cDNA文庫（CK_D1、CK_D2、Uv_L1 和Uv_L2），其中，文庫CK_D1 與CK_D2 為黑暗組的2 個重復(fù)，文庫Uv_L1 與Uv_L2為照光組的2個重復(fù)。文庫質(zhì)檢合格后進(jìn)行高通量測序。測序數(shù)據(jù)經(jīng)整理、過濾后，共獲得6G數(shù)據(jù)量的高質(zhì)量序列，達(dá)到轉(zhuǎn)錄組測序?qū)?shù)據(jù)深度的要求。最終的序列數(shù)量、堿基數(shù)量以及識別準(zhǔn)確率見表2。從中可以看出，高質(zhì)量識別序列占比及高質(zhì)量識別序列堿基占比均大于97%。

轉(zhuǎn)錄組測序所得序列與稻曲病菌參考基因組的比對結(jié)果見表3。從中可以看出：在4個文庫測序所得序列中，能與參考基因組序列匹配的序列占比均超過85%，且僅比對到一個位置上的序列占比均超過97%。

上述結(jié)果表明，本次轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果質(zhì)量優(yōu)良，可用于生物信息學(xué)統(tǒng)計和分析。

2.3 差異表達(dá)基因的鑒定結(jié)果

對黑暗組與照光組ZJ09 菌株菌絲的轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)進(jìn)行差異分析，共得到695個DEGs，其中359個被照光上調(diào)表達(dá)，336個被照光下調(diào)表達(dá)。

2.4 差異表達(dá)基因的GO 富集分析結(jié)果

GO的基本單位是類別（term），可分為生物過程（biological process）、細(xì)胞成分（cellular component）和分子功能（molecular function）3個大類別，每個大類別中包含許多亞功能類別。如圖3 所示，在本試驗得到的695 個DEGs 中，491 個DEGs 獲得GO 富集，3個GO大類別中都有DEGs富集。在生物過程大類別中，富集較多DEGs 的GO 亞功能類別為代謝過程、含氮化合物代謝過程、生物合成過程、有機氮化合物代謝過程、細(xì)胞生物合成過程、有機物生物合成過程、蛋白質(zhì)代謝過程、細(xì)胞蛋白代謝過程。在細(xì)胞成分大類別中，富集較多DEGs 的GO 亞功能類別為無膜細(xì)胞器、胞內(nèi)無膜細(xì)胞器、胞內(nèi)核糖核蛋白復(fù)合物、核糖核蛋白復(fù)合物、核糖體。在分子功能大類別中，富集較多DEGs 的GO 亞功能類別為氧化還原酶活性、核糖體結(jié)構(gòu)成分、結(jié)構(gòu)分子活性。初步可以看出，照光主要在這些GO 類別所描述的生物過程、細(xì)胞成分和分子功能方面對稻曲病菌菌絲產(chǎn)生了影響，從而抑制了稻曲病菌的生長速率。

圖1 照光對PSA平板上ZJ09菌株菌落生長的影響Fig.1 Effect of lighting on the colony growth of ZJ09 strain cultured on PSA plates

2.5 差異表達(dá)基因的KEGG 通路注釋結(jié)果

本試驗所得的DEGs 被注釋到152 個KEGG 通路中，富集DEGs 最顯著的20 條通路見表4。在這20 條通路中，核糖體通路涉及的DEGs 有59 個，明顯多于其他的KEGG 通路。但在除核糖體通路外的其余19條通路中，發(fā)現(xiàn)有8條通路與氨基酸代謝有關(guān)，涉及53個DEGs。上述結(jié)果說明，照光抑制稻曲病菌菌絲的生長可能與核糖體結(jié)構(gòu)和功能，以及氨基酸代謝受到影響有較大關(guān)系。

圖2 黑暗組與照光組ZJ09菌株菌落狀態(tài)的比較Fig.2 Comparison of the colony states of ZJ09 strain cultured in dark and lighting

2.6 照光對乙酰輔酶A 合成酶編碼基因表達(dá)水平的影響

對鑒定到的695 個DEGs，除利用軟件進(jìn)行GO富集和KEGG通路分析外，還逐一考察了每個DEG的功能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：DEGs中包含1個乙酰輔酶A合成酶（acetyl-coenzyme A synthetase,ACS）編碼基因，照光組樣品中ACS 編碼基因的表達(dá)水平只有黑暗組樣品的18.2%，說明照光對稻曲病菌菌絲中ACS編碼基因的表達(dá)存在顯著的抑制效果。ACS 可催化乙酰輔酶A的合成，是微生物體內(nèi)乙酰輔酶A的重要來源之一。乙酰輔酶A 是生物體內(nèi)物質(zhì)和能量代謝的樞紐性物質(zhì)。抑制ACS 編碼基因的表達(dá)有可能減少生物體內(nèi)乙酰輔酶A的含量，從而影響乙酰輔酶A參與的眾多代謝過程。因此，推測照光抑制稻曲病菌菌絲的生長可能與其抑制ACS 編碼基因的表達(dá)有很大關(guān)系。

表3 過濾后的測序數(shù)據(jù)與參考基因組序列比對結(jié)果Table 3 Mapping results of the filtrated sequencing data to sequences of the reference genome

2.7 RT-qPCR 對轉(zhuǎn)錄組測序驗證的結(jié)果

如圖4 所示，受測的6 個基因（分別對應(yīng)表1 中編號2～7 所代表的基因）中，有3 個受照光上調(diào)表達(dá)，另外3個受照光下調(diào)表達(dá)；這6個基因表達(dá)的變化趨勢與用轉(zhuǎn)錄組測序得到的結(jié)論一致，說明本次轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果的可信度很高。

3 討論

關(guān)于照光對稻曲病菌菌絲生長的影響，有研究報道了2種不同的結(jié)論。FU等[19]和季宏平[20]分別報道了照光對稻曲病菌菌絲生長的抑制作用；呂銳玲等[17]和陸凡等[21]的研究則得出，照光對稻曲病菌菌絲生長無影響。本研究發(fā)現(xiàn)，照光組稻曲病菌菌絲的生長速率明顯低于黑暗組的生長速率，顯示照光可以抑制菌絲的生長，表明照光條件是該菌菌絲生長的調(diào)控因子之一。

為了進(jìn)一步探究照光抑制稻曲病菌菌絲生長的機制，本研究還分別采集照光和黑暗條件下培養(yǎng)的菌絲進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，通過比較2 組菌絲的轉(zhuǎn)錄組鑒定了DEGs，并對DEGs 進(jìn)行了GO 富集和KEGG通路分析。這是關(guān)于照光影響稻曲病菌菌絲生長分子機制的首次報道。

乙酰輔酶A 是各類生物體中極其重要的能量及物質(zhì)代謝中間產(chǎn)物，參與生物體內(nèi)許多重要的代謝過程，比如三羧酸循環(huán)、脂肪酸生物合成，等等。在微生物體內(nèi)，ACS可催化乙酸直接轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A[24]。野生型的希金斯炭疽菌（Colletotrichum higginsianum）能在以乙酸、乙醇或乙醛作為碳源的培養(yǎng)基上存活，但ACS編碼基因ChAcs1被敲除的希金斯炭疽菌不能在這些培養(yǎng)基上存活。當(dāng)微生物在含葡萄糖的培養(yǎng)基上生長時，理論上葡萄糖可經(jīng)過糖酵解分解為丙酮酸，而丙酮酸可以借由丙酮酸脫氫酶復(fù)合體（包含丙酮酸脫羧酶、二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶、二氫硫辛酸脫氫酶）催化轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴］o酶A，因此可以不依賴ACS。然而，即使有葡萄糖作為碳源，敲除ChAcs1仍可顯著改變希金斯炭疽菌中一系列碳代謝相關(guān)基因的表達(dá)，并使菌絲中的脂含量降至野生型菌株的60%[25]。VAN DEN BERG等[26]嘗試將釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的2 個ACS編碼基因之一ACS2失活，發(fā)現(xiàn)酵母菌突變菌株在含葡萄糖的培養(yǎng)基上的生長受到抑制；進(jìn)一步將2個ACS編碼基因ACS1和ACS2同時失活，發(fā)現(xiàn)酵母菌突變菌株在含葡萄糖的培養(yǎng)基上也不能存活，說明即使有葡萄糖作為營養(yǎng)物質(zhì)，酵母菌的存活也離不開ACS。上述研究表明，不管微生物利用何種碳源，ACS 都具有重要作用。本研究的結(jié)果顯示：照光可顯著抑制稻曲病菌菌絲中ACS 編碼基因的表達(dá)，削弱菌絲的乙酰輔酶A合成能力可能是照光抑制稻曲病菌菌絲生長的機制之一。

圖3 稻曲病菌菌絲差異表達(dá)基因的GO富集分析結(jié)果Fig.3 GO analysis results of the DEGs of V.virens mycelia

HOG1（high osmolarity glycerol 1）是最先從釀酒酵母中鑒定出的一種蛋白激酶，現(xiàn)已被證實廣泛存在于各種真核生物中。HOG1 介導(dǎo)的信號途徑參與調(diào)控真核細(xì)胞對滲透脅迫的響應(yīng)[27-28]。ZHENG 等[29]敲除稻曲病菌的HOG1 編碼基因UvHOG1后，發(fā)現(xiàn)突變體菌絲的生長明顯弱于野生型菌絲，顯示稻曲病菌的HOG1 可調(diào)控菌絲的生長。本試驗從黑暗組與照光組稻曲病菌菌絲中均檢測到UvHOG1基因的表達(dá)，但2 組菌絲中該基因的表達(dá)量無明顯差異，因此該基因不屬于DEG，說明照光對菌絲中UvHOG1基因的表達(dá)沒有影響。因此，推測照光抑制稻曲病菌菌絲的生長與蛋白激酶HOG1無關(guān)。

表4 稻曲病菌菌絲差異表達(dá)基因的KEGG通路分析結(jié)果Table 4 KEGG pathway analysis results of the DEGs of V.virens mycelia

Bax 抑制子1（Bax inhibitor-1, BI-1）是一種在動物、植物和真菌中都存在的高度保守的細(xì)胞死亡調(diào)控因子。此蛋白能抑制細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白Bax誘發(fā)的細(xì)胞死亡，具有抗細(xì)胞凋亡功能[30]。XIE 等[31]敲除稻曲病菌的BI-1同源基因UvBI-1后，菌絲的生長速率有所提高。與UvHOG1基因類似，在本稻曲病菌菌絲轉(zhuǎn)錄組研究的結(jié)果中，UvBI-1基因不屬于DEG，說明照光對菌絲中UvBI-1基因的表達(dá)沒有影響，因此推測照光抑制稻曲病菌菌絲的生長與BI-1無關(guān)。

本轉(zhuǎn)錄組測序的結(jié)果顯示，一些其他植物病原真菌致病力相關(guān)因子的編碼基因在稻曲病菌中的同源基因被照光上調(diào)表達(dá)，比如DEGs包含1個CFEM（conserved fungal-specific extra-cellular membranespanning）蛋白的編碼基因（UVI_02042610），其在照光組菌絲中的表達(dá)水平是在黑暗組菌絲中的23.9倍，表明照光可能顯著上調(diào)菌絲中CFEM蛋白的表達(dá)。CFEM 蛋白為真菌所特有，已被證實是植物病原真菌效應(yīng)子[32]。比如禾谷炭疽菌（Colletotrichum graminicola）與稻瘟病菌（Magnaporthe grisea）的CFEM蛋白已被證實在病原菌侵染寄主植物的過程中發(fā)揮作用[33-34]。除CFEM 蛋白編碼基因外，本研究中鑒定到的DEGs還包括過氧化物酶體銅胺氧化酶編碼基因、過氧化物酶體膜蛋白編碼基因，二者的表達(dá)均被照光上調(diào)。已有研究表明，植物病原真菌過氧化物酶體與脂肪酸β-氧化及乙醛酸循環(huán)等代謝過程密切相關(guān)，影響許多病原真菌的致病性[35]。根據(jù)上述結(jié)果，照光可能對稻曲病菌的致病力有增強作用，后續(xù)可通過接種試驗驗證。

圖4 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的RT-qPCR驗證Fig.4 Validation of transcriptome sequencing data by RTqPCR

對粗糙脈孢菌（Neurospora crassa）、構(gòu)巢曲霉（Aspergillus nidulans）和 裂 褶 菌（SchizophyllumcommuneFr.）等一些真菌的研究發(fā)現(xiàn)，照光對真菌的影響有可能通過光受體介導(dǎo)。目前已鑒定到一些光受體，如感應(yīng)藍(lán)光的WC-1（white collar-1）和WC-2（white collar-2），感應(yīng)紅光及遠(yuǎn)紅光的光敏色素和視紫紅質(zhì)等[11,36]。WC-1 具有LOV 感光結(jié)構(gòu)域，通過該結(jié)構(gòu)域可以直接感受光信號的刺激。WC-1 可與WC-2 形成復(fù)合物，調(diào)控下游基因的表達(dá)，從而調(diào)控真菌的生長與產(chǎn)孢[37-38]。不同的真菌中，WC-1 可能具有不同的靶標(biāo)基因[11]。蛹蟲草菌（Cordyceps militaris）不管是否受到照光，其WC-1光受體蛋白都有一定量的表達(dá)，但若受到照光，表達(dá)量會明顯增多，然后逐漸減少[39]。迄今尚未見到任何關(guān)于稻曲病菌光受體的研究報道。本試驗從黑暗組與照光組稻曲病菌菌絲中均檢測到1個與粗糙脈孢菌WC-1 編碼基因具有較高同源度的基因（UVI_02002710）的表達(dá)，但在2 組菌絲中該基因的表達(dá)量無明顯差異，因此不屬于DEG，表明該基因與照光抑制稻曲病菌菌絲的生長可能無關(guān)。是否有其他光受體參與到照光對稻曲病菌菌絲的生長調(diào)控中，仍有待研究。

4 結(jié)論

在培養(yǎng)稻曲病菌的過程中對菌落的觀測結(jié)果顯示，照光可抑制菌絲的生長，光照條件是稻曲病菌菌絲的一種生長調(diào)控因子。采集黑暗組與照光組菌絲，分別進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，比較2組菌絲的轉(zhuǎn)錄組后得到695 個DEGs，其中359 個被照光上調(diào)表達(dá)，336個被照光下調(diào)表達(dá)。對DEGs進(jìn)行GO富集分析的結(jié)果顯示：生物過程、細(xì)胞成分和分子功能這3大類別都有DEGs富集，說明照光抑制稻曲病菌菌絲的生長涉及復(fù)雜的機制。對DEGs進(jìn)行KEGG通路注釋的結(jié)果表明，照光抑制稻曲病菌菌絲的生長可能主要與核糖體結(jié)構(gòu)和功能，以及氨基酸代謝受到影響有較大關(guān)系。DEGs包含1個ACS編碼基因且照光顯著抑制其表達(dá)，推測削弱菌絲的乙酰輔酶A 合成能力可能是照光抑制稻曲病菌菌絲生長的機制之一。DEGs 未包含UvHOG1和UvBI-1基因，因此，照光抑制稻曲病菌菌絲的生長與蛋白激酶HOG1及BI-1無關(guān)。