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稻瘟菌附着胞发育过程的分泌蛋白质组研究

黄嘉瑶  
【摘要】:由稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是水稻的重要病害之一,给水稻生产造成了严重威胁。附着胞是稻瘟菌侵染水稻的关键结构,其形成是稻瘟菌侵染水稻的必要条件之一。分泌蛋白作为一类重要的致病因子,在植物病原真菌的致病过程中起着重要作用。但目前关于稻瘟菌分泌蛋白,尤其是附着胞发育过程中分泌蛋白的组成等均缺乏整体的了解。因此,开展稻瘟菌附着胞分泌蛋白质组的研究将丰富稻瘟菌的致病分子机理。本研究采用体外模拟稻瘟菌与水稻互作的研究策略,应用高通量的Shotgun技术,对稻瘟菌附着胞的分泌蛋白进行了高通量鉴定。应用Label-free技术和生物信息学技术,开展稻瘟菌附着胞发育不同阶段的分泌蛋白质组研究,并对其分泌蛋白的差异表达进行了分析。取得的结果如下:1、以PVDF膜为介质,对稻瘟菌分生孢子的萌发情况进行了研究;结果表明分生孢子在PVDF膜上可以正常萌发产生芽管和形成附着胞。采用超滤法,制备了高质量的稻瘟菌附着胞分泌蛋白;表明以PVDF膜作为介质可以模拟开展稻瘟菌早期侵染阶段的分泌蛋白质组研究。2、以附着胞形态建成过程中附着胞发育期(8 h)和附着胞成熟期(24 h)为时间点,采用Shotgun质谱技术,对稻瘟菌附着胞分泌蛋白进行了高通量鉴定与分析。结果表明,有2766个稻瘟菌分泌蛋白得到了鉴定,其中278个为经典分泌蛋白,664个为非经典分泌蛋白,1824个为未知途径分泌蛋白。对分泌蛋白的功能预测分析表明,有1921个分泌蛋白获得了功能注释,主要涉及信号通路、侵染结构形成、次生代谢、活性氧等胁迫应激反应等;另有845个分泌蛋白功能未知。此外,经典分泌蛋白中预测有32个CAZymes和23个CWDEs。GO功能注释分析表明,有2456个分泌蛋白注释到51个GO功能子类别中。KEGG通路注释分析表明,有1519个分泌蛋白注释到247个KEGG通路中。3、采用Label-free质谱技术,对稻瘟菌附着胞发育期和成熟期的分泌蛋白质组进行了分析。结果表明,(1)有1702个分泌蛋白在附着胞发育期得到了鉴定,有1604个分泌蛋白在附着胞成熟期得到了鉴定。(3)对附着胞2个阶段的的分泌蛋白进行比较分析,共有340个分泌蛋白差异表达;其中,特异性表达的分泌蛋白质有162个(附着胞发育期有93个,附着胞成熟期有69个),显著性差异性表达的有178个。4、应用生物信息学技术,对稻瘟菌附着胞发育不同阶段的差异表达分泌蛋白进行功能预测分析。结果表明,(1)在附着胞发育期,特异性表达的分泌蛋白主要涉及信号转导、脂类代谢、水解活性、能量代谢和蛋白质合成等;附着胞成熟期特异性表达的分泌蛋白主要涉及细胞壁降解、活性氧等胁迫应激反应、能量代谢和蛋白合成等。(2)GO富集分析结果表明,附着胞发育不同阶段的差异表达分泌蛋白参与的生物过程主要有核糖体合成、不依赖于蛋白酶体泛素化的蛋白分解代谢、核糖核蛋白复合体合成等,参与的分子功能有结构分子活性、核糖体结构组分、苏氨酸肽链内切酶活性等,参与细胞组分的有蛋白酶体核心复合体、蛋白酶体复合体、肽链内切酶复合体等。(3)KEGG富集分析结果表明,差异表达分泌蛋白主要参与抗生素合成、蛋白酶体、核糖体、淀粉与蔗糖代谢、TCA循环和HIF1信号通路等。


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