余春芳，王玉臣，譚玉梅，劉永翔，吳文琴＊

（1．湖北醫(yī)藥學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，湖北十堰442000；2．貴州省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點實驗室，貴州貴陽550006；3．貴州省生物技術(shù)研究所，貴州貴陽550006）

曲霉生長發(fā)育相關(guān)基因及分子調(diào)控機制的研究進展

余春芳1，王玉臣2，3，譚玉梅2，3，劉永翔2，3，吳文琴1＊

（1．湖北醫(yī)藥學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，湖北十堰442000；2．貴州省農(nóng)業(yè)生物技術(shù)重點實驗室，貴州貴陽550006；3．貴州省生物技術(shù)研究所，貴州貴陽550006）

隨著分子生物學(xué)，基因組學(xué)和生物信息學(xué)等的快速發(fā)展，近年來模式菌株構(gòu)巢曲霉和其他曲霉生長發(fā)育的相關(guān)基因及分子機制研究逐步深入。為曲霉（Aspergillus）生長發(fā)育分子生物學(xué)研究提供參考，對曲霉的應(yīng)答環(huán)境條件光、營養(yǎng)和滲透壓、參與交配過程、信號傳導(dǎo)通路、轉(zhuǎn)錄因子及其他調(diào)節(jié)蛋白、內(nèi)源性生理學(xué)過程、有性發(fā)育晚期產(chǎn)生子囊孢子過程等7個方面生長發(fā)育的相關(guān)基因及分子機制的研究進行了綜述。

曲霉；生長發(fā)育基因；基因敲除；基因超表達

曲霉（Aspergillus）包括構(gòu)巢曲霉、煙曲霉、黃曲霉和寄生曲霉等至少有77個基因與有性繁殖相關(guān)的基因，許多基因是生長發(fā)育所必需。這些基因在生長發(fā)育中參與應(yīng)答適應(yīng)外界環(huán)境后，能激活或者抑制調(diào)控交配過程，一旦交配和同性配子互相融合，同時信號傳輸過程發(fā)生，伴隨子實體和減數(shù)分裂組織同步發(fā)育。這些基因參與生長發(fā)育的階段及重要性根據(jù)菌株是否為同宗配合和異宗配合而不同，且彼此之間有網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。隨著構(gòu)巢曲霉基因組測序成功和各種分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，促使其成為研究曲霉生長發(fā)育相關(guān)基因的模式菌株。近年來，異宗配合繁殖體系的煙曲霉也逐步開展研究，以用于驗證構(gòu)巢曲霉的研究結(jié)果。筆者對曲霉的應(yīng)答環(huán)境條件光、營養(yǎng)和滲透壓，參與交配過程、參與信號傳導(dǎo)通路、轉(zhuǎn)錄因子、內(nèi)源性生理學(xué)過程、影響有性發(fā)育晚期產(chǎn)子囊孢子的一些主要基因及其分子機制進行綜述，以期為了解其他曲霉生長發(fā)育的分子機制及影響真菌生長發(fā)育的基因提供參考。

1應(yīng)答環(huán)境條件基因

1．1與光相關(guān)的基因

在模式真菌構(gòu)巢曲霉中有許多與光相關(guān)的基因，如FphA基因、VeA基因、VelB基因等已得到鑒定。FphA基因是編碼感應(yīng)紅光的光敏色素基因，在紅光和長紫外／藍光下，F(xiàn)phA基因敲除突變體會抑制有性發(fā)育過程，表明該基因在紅光和長紫外／藍光下會促進有性發(fā)育。CryA是編碼感應(yīng)藍光及長紫外光的隱花色素基因，在紅光和長紫外／藍光存在時，CryA基因敲除突變體會抑制有性發(fā)育過程［1］，表明該基因在紅光和長紫外／藍光下促進有性發(fā)育。但是編碼鋅指結(jié)構(gòu)域SilA基因敲除突變體在光照下會誘導(dǎo)閉囊殼形成［2］，說明該基因在光照下抑制閉囊殼形成。LreA和LreB基因在黑暗條件下會促進有性孢子產(chǎn)生，在光照下會抑制有性繁殖，這2個蛋白與FphA、VeA蛋白聯(lián)合形成1個核內(nèi)的光調(diào)控復(fù)合體，可以平衡在各種光照和黑暗條件下構(gòu)巢曲霉的無性及有性發(fā)育。另外，由VeA、VelB、LaeA蛋白及VosA、VipA、VipB、VipC關(guān)聯(lián)蛋白結(jié)合構(gòu)成的蛋白復(fù)合體也在光照和黑暗條件下對有性發(fā)育調(diào)節(jié)起關(guān)鍵作用。該蛋白復(fù)合體，像天鵝毛狀，在黑暗下能激活有性發(fā)育同時抑制無性發(fā)育，但單個蛋白成分有其獨特的活性［3］。

VeA基因單獨功能是構(gòu)巢曲霉光介導(dǎo)有性發(fā)育的正調(diào)節(jié)因子。該基因敲除突變體不會產(chǎn)生子囊果。同時VeA的過量表達會使菌絲在液體培養(yǎng)基中產(chǎn)生殼細胞和閉囊殼［4］。所以構(gòu)巢曲霉VeA基因還是無性發(fā)育負調(diào)因子和促進菌絲生長發(fā)育過程調(diào)節(jié)因子。VeA蛋白質(zhì)對光線敏感，是由于該蛋白的細胞核定位過程具有光效應(yīng)，在黑暗中VeA蛋白主要定位在細胞核，而在光照下主要定位在細胞質(zhì)。VeA基因突變，缺失多肽前面的36個氨基酸殘基，會導(dǎo)致丟失部分信號序列而不具有光效應(yīng)［5］。從冠突散囊菌中也成功克隆出VeA基因，但功能未知［6］。在黃曲霉中VeA基因也是有性發(fā)育正調(diào)節(jié)因子［7］。VeA基因的突變基因（VeA1基因）突變體缺乏對紅光的敏感性，并在黑暗中產(chǎn)無性孢子增多和產(chǎn)有性孢子減少，同時形成菌絲的數(shù)目減少［5］，表明該基因?qū)t光不敏感及在黑暗下能促進無性發(fā)育和抑制有性發(fā)育。

VeA蛋白同源VelB蛋白在構(gòu)巢曲霉中也是光介導(dǎo)有性發(fā)育的正調(diào)節(jié)因子。VelB基因敲除突變體在黑暗下不形成閉囊殼，這種缺陷不會被VeA基因超表達補救，說明這2個基因的功能不互補。但是VelB基因超表達不會導(dǎo)致產(chǎn)生閉囊殼增多，說明該基因可能不是關(guān)鍵有性發(fā)育的正調(diào)節(jié)因子。VelB及其結(jié)合的VosA蛋白會形成異質(zhì)二聚體抑制無性發(fā)育和調(diào)節(jié)子囊孢子成熟。然而在構(gòu)巢曲霉中VosA基因單獨功能是孢子形成調(diào)節(jié)因子。VosA基因在有性和無性孢子的mRNA和蛋白水平中表達量增加。VosA基因敲除會導(dǎo)致孢子的海藻糖合成失敗，細胞質(zhì)、細胞器和生存能力的孢子缺失，能忍受熱和氧化壓力的分生孢子數(shù)目大量減少。VosA基因缺失能導(dǎo)致無性發(fā)育不能被激活，表明VosA在孢子形成過程中起負反饋調(diào)節(jié)。VosA基因位于成熟分生孢子的核仁且C端含有1個轉(zhuǎn)錄激活區(qū)域，其可能是轉(zhuǎn)錄因子，主要調(diào)控孢子形成晚期海藻糖生物的合成。VosA基因可以通過與細胞核輸入蛋白KapA及VeA基因結(jié)合構(gòu)成蛋白網(wǎng)絡(luò)模型，這個模型在黑暗中被轉(zhuǎn)送到細胞核中，同時與LaeA基因結(jié)合啟動有性發(fā)育和改變次級代謝物［8］。然而甲基轉(zhuǎn)移酶LaeA基因單獨功能在構(gòu)巢曲霉中是光照調(diào)節(jié)的有性產(chǎn)孢抑制物，該基因的敲除在光照和黑暗條件下都會提高閉囊殼數(shù)目，但大小比野生型小。在黑暗下LaeA基因超表達突變菌株會產(chǎn)雙倍的閉囊殼［8］。因此，推測構(gòu)巢曲霉LaeA基因可能有雙面生物活動即在光照下抑制有性發(fā)育，在黑暗下促進有性發(fā)育。然而黃曲霉LaeA基因敲除突變體完全不能產(chǎn)菌核，超表達菌株在黑暗中會產(chǎn)比野生型多7倍的數(shù)目菌核［9］，說明該基因在黑暗下促進黃曲霉的菌核形成。通過酵母雙雜交證實還有1個與VosA基因結(jié)合的VelC蛋白，在構(gòu)巢曲霉有性發(fā)育起正調(diào)控作用；該基因預(yù)測編碼524個氨基酸，mRNA在有性發(fā)育的早期階段積累，敲除突變體會導(dǎo)致分生孢子數(shù)目增多和有性子實體（閉囊殼）數(shù)目減少，并且VelC基因超表達會導(dǎo)致閉囊殼形成增加。VosA基因的下游基因VelC，如果這雙基因敲除突變體導(dǎo)致很少閉囊殼產(chǎn)生，表型與VosA敲除突變體類似，因為VelC基因可以在有性子實體形成階段與VosA基因結(jié)合共同調(diào)控有性發(fā)育［8］。

VeA、VelB、StuA和NsdD基因的表達量在ImeB基因敲除突變體中增加，說明ImeB基因處于這些基因的上游。ImeB基因超表達會導(dǎo)致對光照不依賴而產(chǎn)生大量有性結(jié)構(gòu)［10］，因此該基因在光照下對有性發(fā)育是正調(diào)控。構(gòu)巢曲霉的蛋白激酶ImeB基因在光照下抑制子囊孢子的減數(shù)分裂發(fā)生，該基因敲除體在光照下會產(chǎn)比野生型多3倍的子囊孢子，并在深層培養(yǎng)基下形成殼細胞。

1．2與應(yīng)答營養(yǎng)和滲透壓相關(guān)的基因

目前，關(guān)于構(gòu)巢曲霉應(yīng)答營養(yǎng)和滲透壓環(huán)境的基因及其調(diào)控生長發(fā)育分子機制的研究不多，主要是CpcA、CpcB和EsdC基因等。CpcA、CpcB基因可感應(yīng)含氨基酸濃度條件及調(diào)控有性發(fā)育。c－Jun相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子CpcA在一定的氨基酸濃度條件下雖然有微小閉囊殼和殼細胞形成，但仍會抑制有性發(fā)育，Gb亞單元蛋白CpcB在適當濃度的氨基酸下會抑制CpcA基因的表達，從而使有性發(fā)育恢復(fù)正常［11］。說明，在一定的氨基酸濃度條件下，CpcA基因和CpcB基因?qū)τ行园l(fā)育的作用相反，前者是抑制，后者是促進。LsdA基因參與對營養(yǎng)的感應(yīng)，并且在高鹽濃度條件下能抑制有性發(fā)育［12］。ImeB基因可能在低濃度的葡萄糖條件下對產(chǎn)無性孢子起抑制作用［9］。編碼周期蛋白依賴性激酶PhoA基因在低磷條件下會抑制有性繁殖［13］，編碼細胞周期蛋白An－pho80基因在低磷條件下促進有性繁殖［14］，兩者基因功能相反。

構(gòu)巢曲霉編碼含糖原結(jié)合域的蛋白EsdC基因根據(jù)營養(yǎng)和代謝狀態(tài)調(diào)節(jié)生長發(fā)育過程。EsdC基因超表達菌株在有利于有性發(fā)育條件下無任何表型變化，但該基因敲除突變體會完全喪失閉囊殼形成的能力［15］，EsdC基因在ΔflbA和ΔfadAG42R突變體中只能少量表達甚至不表達［16］。EsdC在VeA 和NsdD基因敲除突變體中表達量都很低。表明，VeA和NsdD基因?qū)sdC基因的表達是正調(diào)控，EsdC基因是有性孢子形成所必需，且與其他基因一起構(gòu)成調(diào)控網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)絲狀真菌的有性發(fā)育過程。冠突散囊菌中也被證實EsdC基因參與有性發(fā)育的調(diào)控［17］。構(gòu)巢曲霉的黃素血紅蛋白FhbA、FhbB參與對降低NO濃度及NO解毒作用的調(diào)控途徑［3］。

2參與交配過程的基因

在絲狀子囊菌的物種（子囊菌亞門）中，MAT基因在異宗配合過程中起關(guān)鍵作用，同時對異宗配合和同宗配合物種的有性發(fā)育也有重要作用。MAT系列基因可從許多有性、無性繁殖的曲霉中克隆獲得，最先是在同宗配合的構(gòu)巢曲霉中發(fā)現(xiàn)。根據(jù)MAT基因的標準命名法及基于其存在于不同的基因座位上，被命名為MAT1和MAT2；敲除其中1個基因都會導(dǎo)致閉囊殼數(shù)量顯著減少，閉囊殼萎縮并且不育（囊里無任何子囊孢子）。MAT1和MAT2超表達會導(dǎo)致營養(yǎng)生長停滯，及不利于有性增殖條件下的閉囊殼發(fā)育，表明MAT基因在有性發(fā)育中起關(guān)鍵作用［18］。MAT1和MAT2敲除突變菌株能互相進行異型雜交，可將同宗結(jié)合菌種轉(zhuǎn)換為異宗結(jié)合菌種。MAT2突變菌株偶爾表現(xiàn)出殼細胞多產(chǎn)的現(xiàn)象。MAT2（matA）相鄰的非編碼RNA區(qū)域命名為jgaA，該區(qū)域的表達被MAT2 （matA）調(diào)控，敲除會導(dǎo)致產(chǎn)閉囊殼較野生型減少42%。表明，分開的MAT基因?qū)?gòu)巢曲霉的有性發(fā)育、子實體形成、減數(shù)分裂都有調(diào)控作用［19］。然而在黃曲霉中，△MAT1－1和△MAT1－2菌株不能形成子實體［20］，說明黃曲霉分開的MAT基因?qū)ψ訉嶓w形成起關(guān)鍵作用。

構(gòu)巢曲霉信息素基因在參與交配過程對生長發(fā)育的影響也有研究，如敲除信息素前體PpgA基因受體PreA和PreB其中1個基因會導(dǎo)致所產(chǎn)生閉囊殼數(shù)目少且形態(tài)微小，2個基因全部敲除會導(dǎo)致完全不育［21］，說明這2個基因是正常有性繁殖所必需。信息素前體PpgA和受體PreA、PreB基因在固體培養(yǎng)基培養(yǎng)的煙曲霉中也有表達，但功能仍未知。

3參與信號傳導(dǎo)通路的基因

在有性生殖過程中G蛋白至關(guān)重要。異源三聚體G蛋白由α、β和λ3個亞基（編碼這3個亞基的基因分別是fadA、sfaD和gpgA）組成，敲除其中1個基因會導(dǎo)致構(gòu)巢曲霉的閉囊殼不能形成［22］，運用分析基因組學(xué)發(fā)現(xiàn)，MAP激酶級聯(lián)途徑是處于G蛋白βγ亞單位介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的下游［23］，由一系列連貫活性激酶STE20（MAPKKKK）、STEC （MAPKKK）、STE7（MAPKK）和MpkB（MAPK）組成，這些蛋白最終通過激活SteA蛋白促進構(gòu)巢曲霉有性繁殖的發(fā)生，刪除該通路中任何1個基因，菌體雖然有殼細胞產(chǎn)生但會導(dǎo)致不能形成閉囊殼及產(chǎn)囊菌絲。整個MAP串聯(lián)激酶對有性發(fā)育處于SteA蛋白上調(diào)作用［24］。構(gòu)巢曲霉的MAP激酶SakA基因作為感應(yīng)環(huán)境滲透壓力、氧化壓力轉(zhuǎn)導(dǎo)通道的一部分，SakA突變體只經(jīng)歷早熟的有性發(fā)育［25］。

構(gòu)巢曲霉G蛋白信號傳導(dǎo)調(diào)控子FlbA蛋白能促進GTP酶的活性，F(xiàn)lbA基因突變體在有利于有性發(fā)育條件下也不能形成任何閉囊殼或殼細胞［26］，是閉囊殼和殼細胞發(fā)育所必需的基因。在冠突散囊菌中FlbA基因被成功克?。?7］，推測參與有性發(fā)育調(diào)控［28］。類光傳感因子蛋白PhnA是構(gòu)巢曲霉G蛋白βγ亞單位介導(dǎo)的信號正確轉(zhuǎn)導(dǎo)所必需的基因，可能作為分子伴侶。PhnA基因敲除會使有性發(fā)育受阻，但NsdD基因表達量沒有變化，表明NsdD基因處于該基因上游或者不同分支［29］。

Han K H等［30］發(fā)現(xiàn)，構(gòu)巢曲霉1個新的G蛋白偶聯(lián)受體編碼基因GprD，敲除該基因會導(dǎo)致營養(yǎng)生長限制、形成無性孢子延滯和有性發(fā)育不受調(diào)控的激活；突變體在培養(yǎng)基中形成覆蓋有閉囊殼的小菌落，并且促使NsdD基因的表達量顯著提升，表明GprD基因的信息調(diào)節(jié)通路對有性發(fā)育起負調(diào)控作用。GprD處于GprA／GprB（PreB／PreA）信號通路上游，最終受體GprK是閉囊殼成熟所必需。GprK敲除突變體表現(xiàn)殼細胞積累，但是進一步形成閉囊殼受阻，表明GprK基因轉(zhuǎn)錄物在有性發(fā)育中高度表達。構(gòu)巢曲霉中與G蛋白活性有關(guān)的類似Gb的RACK1同源蛋白命名為GibB，類似于新生隱球菌Gib2基因。GibB被捆綁在Gpa1基因上，像Gb類似蛋白使Gpa1基因穩(wěn)定，從而調(diào)節(jié)cAMP信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。GibB敲除突變體在培養(yǎng)基中形成小菌落且產(chǎn)無色異常形態(tài)的閉囊殼，表明GibB對構(gòu)巢曲霉的有性發(fā)育起重要作用。構(gòu)巢曲霉動物蛋白RIC－8的同族體在缺乏蛋白偶聯(lián)受體下對GDP與GTP的交換很關(guān)鍵。RicA基因敲除突變體即使在有利于有性發(fā)育條件下形成菌絲受到限制和產(chǎn)有性結(jié)構(gòu)失敗，表明RicA基因是構(gòu)巢曲霉有性發(fā)育所必需［31］。

4編碼轉(zhuǎn)錄因子及其他調(diào)節(jié)蛋白的基因

目前，對構(gòu)巢曲霉有性發(fā)育的轉(zhuǎn)錄因子研究主要集中在Flb、NsdD和FlbC等基因。△FlbE突變體產(chǎn)閉囊殼及殼細胞的細胞數(shù)量顯著增加［32］，對有性繁殖也是關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。NsdC基因含1個C2H2基序的鋅指DNA結(jié)合蛋白，該敲除體會導(dǎo)致構(gòu)巢曲霉完全不能產(chǎn)生子實體及殼細胞，表明該基因是有性發(fā)育的陽性調(diào)控子［33］。構(gòu)巢曲霉的ΔNsdD突變體即使在有利于有性發(fā)育條件下也不能形成閉囊殼或殼細胞。當用niiA啟動子過表達NsdD基因時，即使在液體培養(yǎng)（不利于有性發(fā)育）條件下也能產(chǎn)生大量殼細胞，在固體培養(yǎng)基上閉囊殼的數(shù)量也明顯增加，說明NsdD基因是有性發(fā)育必需的轉(zhuǎn)錄因子［34］。在冠突散囊菌中NsdD基因被克隆成功［35］，通過Augustus軟件、ExPASy網(wǎng)站中的生物信息分析等工具推測與有性發(fā)育有關(guān)［28］。構(gòu)巢曲霉鋅指結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子FlbC是無性產(chǎn)孢所必需的基因，該基因突變株產(chǎn)生閉囊殼及殼細胞的數(shù)目顯著增加，表明該基因是產(chǎn)有性孢子的抑制子［36］。米曲霉BHLH轉(zhuǎn)錄因子SclR是菌核調(diào)節(jié)子，敲除該基因有稀少菌核產(chǎn)生，同時超表達產(chǎn)生比野生型多5倍的菌核并伴隨有分枝的氣生菌絲產(chǎn)生［37］。

構(gòu)巢曲霉生長發(fā)育的調(diào)節(jié)蛋白，如編碼含bHLH區(qū)域的APSES結(jié)構(gòu)域蛋白StuA和MedA是影響無性發(fā)育的基因，這2個基因敲除突變體不能夠產(chǎn)生閉囊殼及子囊孢子［35］，說明對有性發(fā)育也有影響。bHLH蛋白的DevR基因在調(diào)控?zé)o性發(fā)育中起重要作用，然而DevR突變體菌株完全不能產(chǎn)生殼細胞及閉囊殼，說明DevR基因也有調(diào)控有性發(fā)育的作用［36］。構(gòu)巢曲霉WD40家族蛋白RcoA基因?qū)o性及有性繁殖所必需［39］。寄生曲霉鋅指磷酸酶應(yīng)答基因CrzA敲除會產(chǎn)生不成熟的菌核［40］，也是菌核調(diào)節(jié)子。

多蛋白COP9的信號小體復(fù)合體在真核生物生長發(fā)育過程也起關(guān)鍵作用［41］，如構(gòu)巢曲霉多蛋白COP9的信號小體復(fù)合體。該復(fù)合體由8個亞基復(fù)合體組成，目前許多研究主要集中在CsnD和CsnE亞基。CsnD基因敲除突變體雖然有正常的殼細胞形成，但生長發(fā)育受阻在有性發(fā)育的初始階段，因此CsnD基因是正常有性發(fā)育所必需。CsnE基因敲除突變體的特征是生長發(fā)育受阻在有性發(fā)育的初始階段，表明CSN活性是有性發(fā)育所必需。通過UV誘變獲得不育無孢子型的AcoB202突變體，后期鑒定AcoB基因突變體不能進行有性繁殖，后來發(fā)現(xiàn)這個基因是CSN的一部分，命名為CsnG［43］，是有性發(fā)育所必需。CsnA和CsnB基因敲除導(dǎo)致生長發(fā)育阻礙在原基階段。CandA－N、CandA－C基因分別編碼CandA的N端和C端，這2個基因敲除會導(dǎo)致早期有性發(fā)育受阻（即使有殼細胞形成），表明CandA和CSN功能間有密切關(guān)系［44］。

5參與內(nèi)源性生理學(xué)過程的基因

近10年來，許多參與內(nèi)源性生理學(xué)過程，如氧脂素生物合成、NADPH氧化酶、細胞氧化還原狀態(tài)等相關(guān)基因已被鑒定。如構(gòu)巢曲霉3個氧脂素生物合成基因PpoA、PpoB和PpoC編碼亞油酸鹽二醇合酶。PpoA基因敲除會導(dǎo)致子囊孢子數(shù)目減少和無性孢子數(shù)目增多，而超表達會導(dǎo)致有性繁殖增多［45］。PpoB基因敲除導(dǎo)致產(chǎn)閉囊殼減少，相反PpoC基因敲除導(dǎo)致產(chǎn)閉囊殼增多，所以PpoB是有性發(fā)育負調(diào)控基因，PpoC是正調(diào)控基因，表明PpoB和PpoC的基因功能相反及PpoA、PpoB和PpoC基因間有調(diào)節(jié)回路。這3個基因敲除能加強激活有性發(fā)育，并伴有殼細胞產(chǎn)生甚至在液體培養(yǎng)基產(chǎn)生閉囊殼［46］。Ppo基因的功能在黃曲霉和煙曲霉中也有研究，黃曲霉PpoC基因?qū)水a(chǎn)生有抑制作用，然而PpoD基因促進菌核產(chǎn)生；在煙曲霉中，PpoC基因敲除導(dǎo)致分生孢子特性明顯發(fā)生改變，如分生孢子的大小、發(fā)芽率和對環(huán)境壓力的忍耐力［47］。

編碼NADPH氧化酶NoxA基因敲除能產(chǎn)活性氧，從而導(dǎo)致發(fā)育阻礙在閉囊殼形成的初始階段（即使有殼細胞產(chǎn)生）［48］。在早期有性發(fā)育形態(tài)發(fā)生中，NoxA基因有助于超級氧化劑狀態(tài)引發(fā)細胞增殖、細胞凋亡和細胞壁的發(fā)育變化，說明該基因?qū)﹂]囊殼形成及細胞生長起關(guān)鍵作用。在構(gòu)巢曲霉中，TrxA和TrxR蛋白組成形成細胞質(zhì)的硫氧還蛋白系統(tǒng)，TrxA基因敲除導(dǎo)致形成有性發(fā)育結(jié)構(gòu)失?。?9］，對有性繁殖起正調(diào)控。

構(gòu)巢曲霉的細胞氧化還原狀態(tài)有關(guān)SidC基因編碼非核糖體多肽合成酶，該基因敲除會導(dǎo)致在含飽和鐵溶液培養(yǎng)基條件下抑制有性和無性發(fā)育，即使有殼細胞產(chǎn)生但子囊殼形成失?。?0］，說明該基因在含飽和鐵溶液培養(yǎng)基條件下會促進有性和無性發(fā)育。NrdA蛋白對維持細胞的氧化狀態(tài)起重要作用，對生長發(fā)育影響在不同的曲霉中作用不同。構(gòu)巢曲霉NrdA基因敲除會導(dǎo)致閉囊殼大量產(chǎn)生，黃曲霉和寄生曲霉NrdA基因?qū)е虏荒苄纬删耍f明在構(gòu)巢曲霉中影響閉囊殼形成，在黃曲霉和寄生曲霉影響菌核形成。

6有性發(fā)育晚期子囊孢子形成的基因

在構(gòu)巢曲霉中，有些基因是有性發(fā)育后期子囊孢子形成所必需。尤其是產(chǎn)子囊孢子相關(guān)的基因構(gòu)巢曲霉編碼F－box蛋白的GrrA基因突變體能夠產(chǎn)生閉囊殼及殼細胞，但不能產(chǎn)生子囊孢子［51］。編碼核定位相關(guān)的鋅指蛋白SanB基因突變會導(dǎo)致不能形成可見的子囊孢子。VosA是子囊孢子中海藻糖產(chǎn)生所必需的基因，△VosA菌株產(chǎn)生的閉囊殼很小，并且閉囊殼內(nèi)含有少量可見且半透明的子囊孢子［52］。構(gòu)巢曲霉紋蛋白的同源物StrA蛋白具有多個結(jié)構(gòu)域支架蛋白，可能參與內(nèi)膜系統(tǒng)中的鈣信號傳導(dǎo)。構(gòu)巢曲霉的StrA基因敲除會導(dǎo)致產(chǎn)生異常小閉囊殼，如子囊發(fā)育失敗、子囊孢子從子囊釋放失敗及產(chǎn)畸形的子囊孢子。StrA基因的超表達菌株產(chǎn)閉囊殼的數(shù)目是野生型的2倍，在高滲條件下形成閉囊殼的數(shù)目增加，即使在搖振的液體培養(yǎng)基中也能形成殼細胞［53］?？傊珿rrA、VosA和StrA基因在構(gòu)巢曲霉有性發(fā)育晚期子囊孢子形成中都起關(guān)鍵作用。

7小結(jié)

到目前為止，通過經(jīng)典研究曲霉的遺傳方法鑒定了許多突變體，有的無閉囊殼形成，有的形成密集閉囊殼。構(gòu)巢曲霉通過紫外線誘導(dǎo)產(chǎn)生突變體，有的子囊孢子發(fā)育有缺陷，有的發(fā)育阻礙在核配合或減數(shù)分裂，有的在細胞分裂中期形成無邊緣無色或藍色子囊孢子，需要進一步研究生長發(fā)育的分子生物學(xué)機制。隨著新基因組技術(shù)，如表達序列標簽技術(shù)（EST）、微陣列分析、整個轉(zhuǎn)錄組鳥槍法測序等發(fā)展，通過NCBI的BLAST可以搜索到構(gòu)巢曲霉至少有100個基因參與核配合和減數(shù)分裂過程，根據(jù)互補堿基分析，估計有50～100個基因參與子囊孢子的形成，有助于鑒定生長發(fā)育相關(guān)基因及其調(diào)控途徑。目前，即使許多基因在染色體上的位置已知，并且許多生長發(fā)育相關(guān)的基因已被深入研究，但是許多停留在單個基因功能方面，對于彼此之間形成網(wǎng)絡(luò)共同調(diào)控生長發(fā)育分子機制的研究很少，今后有待逐步研究完善，為更好利用曲霉作出應(yīng)有的貢獻。

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（責(zé)任編輯：馮 衛(wèi)）

Research Progress of Molecular Regulation Mechansim and Genes Related to Growth and Development of Aspergillus

YU Chunfang1，WANG Yuchen2，3，TAN Yumei2，3，LIU Yongxiang2，3，WU Wenqin1＊
（1．Faculty of Basic Medical Sciences，Hubei University of Medicine，Shiyan，Hubei 442000；2．Guizhou Key Laboratory for Agricultural Biotechnology，Guiyang，Guizhou550006；3．Guizhou Institute of Biotechnology，Guiyang，Guizhou550006，China）

With the rapid development of molecular biology，genomics and bioinformatics，the researches on related genes and molecular mechanism research of the growth and development of the model organism Aspergillus nidulans and other Aspergillus were deepening gradually．In order to provide references for molecular biology study of the growth and development of Aspergillus，the seven aspects of the related genes and molecular mechanism of the main research results involving perception of environmental signals－light，perception of environmental signals－nutrition and osmotic pressure，mating processes，signal transduction，transcription factors and other regulatory proteins，endogenous physiological processes，ascospore production and maturation were reviewed in the paper．

Aspergillus；genes involved with growth and development；gene knockout；gene overexpression

Q933

A

1001－3601（2016）11－0471－0091－07

2016－07－22；2016－11－05修回

湖北醫(yī)藥學(xué)院校基金項目“南水北調(diào)水源區(qū)環(huán)境與健康研究”（FDFR201602），“冠突散囊菌產(chǎn)孢相關(guān)lsdA基因的研究”（2014QDJZR15）

余春芳（1988－），女，助教，碩士，從事真菌基因功能研究。E－mail：62335855＠qq．com

＊通訊作者：吳文琴。E－mail：568660123＠qq．com