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《南京农业大学》 2011年
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稻瘟病菌G蛋白及MAPK信号途径相关基因的功能分析

张海峰  
【摘要】:稻瘟病菌引起的稻瘟病是世界水稻生产上的一种毁灭性真菌病害。该病害严重限制和威胁全球的水稻生产。生产上人们广泛地选育抗病品种防治此病,但由于该病原菌的致病性易变,新的致病小种的产生容易导致新选育的抗病品种失去利用价值。因此,稻瘟病的防治始终是水稻生产上的一个重要难题,而控制该病原菌的一个重要前提是了解其生长发育及其致病过程的分子机制。近年来,稻瘟病菌全基因组序列的公布和遗传转化体系的完善加速了稻瘟病菌致病相关基因的发掘和鉴定,同时也为从基因组水平上理解稻瘟病菌致病分子机制提供了新的平台。本论文主要对G蛋白信号途径及MAPK激酶途径相关基因在稻瘟菌生长发育及致病过程中的功能进行了系统的分析,研究结果如下: G蛋白调控因子(regulators of G-protein signaling, RGS)是G蛋白信号途径的负调控因子。在稻瘟病菌全基因序列中鉴定到4个分别与Saccharomyces cerevisiae Sst2、Rgs2、Raxl及Mdml同源的基因MoRGS1、MoRGS2、MoRGS3及MoRGS4。同时通过关键词搜索鉴定到另外4个RGS编码基因MoRGS5、MoRGS6、MoRGS7和MoRGS8、这8个RGS基因均含有保守的RGS功能域,MoRGS3、MoRGS4、MoRGS6、MoRGS7知MoRGS8含有跨膜结构域。对这些基因进行生物学功能分析发现,缺失MoRGS5、MoRGS6和MoRGS8对该病菌没有明显影响;MoRGS2参与无性繁殖;MoRGS3知MoRGS4分别作为Gα的负调控因子参与调控有性/无性产孢及致病性;MoRGS4还参与调控胞外漆酶和过氧化物酶活性;而MoRGS7主要参与调控致病过程;△Morgsl突变体表型与已报道的结果非常相似。同时发现,MoRGSl还参与细胞壁完整性及通过负调控Gα亚基MAGB参与有性生殖;通过反馈调控致病因子Mpg1的表达从而参与该病菌的菌丝疏水性及致病性。进一步研究的结果表明,8个RGS蛋白均参与调控胞内cAMP水平和PTH11的表达。表达和定位分析发现,MoRgs1-8主要定位于细胞膜上。 G蛋白通过感受外界信号从而激活cAMP信号途径;而胞内的cAMP主要由稻瘟病菌致病因子腺苷酸环化酶Mac1催化合成。本研究鉴定到S. cerevisiae Srv2的同源蛋白MoCapl (cyclsae-associated protein)。MoCap1与Mac1相互作用,且具有类似Srv2的典型保守结构域。敲除MoCAP1基因导致稻瘟病菌营养生长减慢、产孢量减少。△Mocapl突变体的分生孢子在疏水界面上都能形成正常的附着胞,但芽管异常。突变体的致病性显著下降,侵染菌丝扩展出现缺陷。胞内cAMP浓度和MAC1的转录水平均显著降低,外源的cAMP可部分抑制突变体的芽管生长及分枝。表明MoCapl作为一个重要的致病因子参与调控稻瘟病菌的营养生长、芽管生长及附着胞分化。 磷酸二酯酶PDEase(phosphodiesterase)的主要作用是水解cAMP,与Macl共同调控胞内cAMP的平衡。在稻瘟病菌全基因序列中鉴定到2个分别与S. cerevisiae磷酸二酯酶Pdel和Pde2同源的蛋白MoPdeL知MoPdeH。这2个蛋白均具有磷酸二酯酶保守的特征序列,且MoPdeH在分生孢子和侵染阶段高度表达。对MoPDEL和MoPDEH敲除突变发现,MoPDEL主要参与该病菌的无性繁殖和孢子的形态建成,同时对胞内cAMP浓度具有一定的调控作用;而MoPDEH通过调控胞内的cAMP浓度从而控制分生孢子形态、细胞壁完整性、菌丝疏水性及其致病过程。在△magB知△pkal突变中分别缺失MoPDEH基因后,可部分互补这两个突变体的表型缺陷。在△MopdeH突变体中过表达MPG1,发现MoPDEH可通过一个反馈机制调控致病因子MPG1的表达,从而控制菌丝的疏水性及病菌的致病性。进一步对突变体进行芯片分析,并从芯片数据中选取9个基因进行敲除突变分析,鉴定到一些潜在的致病因子。 MAPK激酶途径与G蛋白及cAMP信号途径存在一定的联系。本研究分别以PMK1 MAPK途径的致病因子Pmkl和Mst50为诱饵,对稻瘟病菌的2个酵母双杂交文库进行筛选,鉴定到一系列与其互作的基因。选取与Pmkl互作的Pic1和Pic5及与Mst50互作的Mic5和Mic8进行功能分析。发现缺失PIC1对稻瘟病菌的营养生长和致病性没有明显影响,但突变体的产孢量显著下降、分生孢子在洋葱表皮上形成具有分支的芽管,且在1根芽管上产生多个附着胞。缺失PIC5导致该病菌的营养生长减慢、气生菌丝减少,在燕麦培养基上培养4d后出现菌丝自溶现象,突变体的产孢量和致病性都显著下降,分生孢子在诱导界面上形成畸形的附着胞。缺失MIC5对稻瘟病菌的营养生长、产孢、附着胞形成及致病性均没有明显影响。缺失MIC8导致该病菌营养生长减慢、对外界胁迫的耐受性增强、产孢量和致病性明显下降。GFP定位分析和实时定量PCR结果显示,Mic8主要定位于液泡中,且在分生孢子和侵染阶段表达量相对较高。 综上所述,G蛋白信号途径及其下游的cAMP途径通过调控胞内cAMP的浓度和一些致病相关因子的表达,从而参与稻瘟病菌的生长、有性/无性产孢、菌丝疏水性、细胞壁完整性及致病性;同时,MAPK激酶途径相关调控因子在稻瘟病菌的生长、产孢、细胞壁完整性及致病过程中具有重要的调控作用。
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S435.111.41

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1 宋海峰方又平;江西 严把种子关控制稻瘟病[N];农民日报;2008年
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3 植保专家 任金平;稻瘟病传播途径及防治措施[N];吉林农村报;2014年
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7 曾德禄 王立新;我省利用生物多样性控制稻瘟病研究获重大突破[N];云南科技报;2000年
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