《大豆疫霉CRN效應因子轉運能力研究及分子機制探索》是竇道龍為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大豆疫霉CRN效應因子轉運能力研究及分子機制探索
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：竇道龍
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
疫黴菌胞內效應因子主要包括RxLR和CRN兩類，RxLR效應因子的轉運機制近年已取得突破性進展，但對CRN效應因子的轉運模式和機制還知之甚少。本項目擬選取2個典型的CRN效應因子，將其與報告基因融合後，轉化大豆疫黴菌，檢測CRN效應因子是否具有向寄主胞內的轉運能力；利用原核表達製備CRN重組蛋白，處理大豆不同組織，明確其轉運是否需要病原菌的協助；通過體內和體外磷脂結合實驗，分析CRN效應因子是否與RxLR效應因子類似，通過與磷脂分子結合介導進入寄主細胞；比較大豆疫霉、植物和原核三個不同表達體系中CRN效應因子蛋白的分子量大小，探索其在分泌和轉運過程中的加工和修飾形式；構建CRN效應因子N端不同突變體，確認負責其轉運的關鍵序列元件。通過研究能初步明確卵菌CRN效應因子的轉運特徵與機制，期望獲得的結果能深化對卵菌致病機制的認識，為探索基於阻斷病菌效應因子轉運的新型卵菌防控策略提供理論支撐。
結題摘要
我們利用大豆和疫霉作為研究材料，研究探討了大豆疫霉CRN效應子轉運能力和抑制寄主免疫的分子機制，旨在為探索基於阻斷病菌效應因子轉運的新型卵菌防控策略提供理論支撐。經過四年的努力，我們取得了如下重要研究進展： （1）發現了大豆疫霉CRN效應子PsCRN108 轉運進入寄主細胞。PsCRN108的信號肽能夠將轉化酵素分泌到酵母細胞外，同時能夠將Avr1b效應子的C端功能域轉運到寄主細胞中。在侵染過程中它定位於吸器，在植物細胞中則定位在細胞核中。上述結果表明PsCRN108效應子在侵染時通過病原菌吸器分泌並轉運到寄主細胞核中起作用。 （2）揭示了PsCRN108抑制寄主基因轉錄和免疫反應的毒性機理。PsCRN108能結合寄主的Heat shock protein（HSP）基因的啟動子，抑制植物內源轉錄因子與啟動子的結合和HSP基因的轉錄，從而干擾HSP蛋白介導的植物免疫反應，該發現為卵菌中首次鑑定到的能靶向寄主DNA的效應子。 （3）闡釋了大豆疫霉效應子PsCRN63和PsCRN115協作調控寄主細胞死亡的分子機制。PsCRN63能在植物中引起細胞死亡，但是可被PsCRN115所抑制。研究發現它們通過與過氧化氫酶的互作來干擾細胞內過氧化氫的內穩態，從而調控在植物上引起的細胞死亡，進而克服寄主植物的免疫反應。 （4）揭示了PsCRN63通過胞內二聚化調控植物先天免疫的作用機理。PsCRN63可以作用於MAPK級聯反應的下游來抑制活性氧爆發和胼胝質沉積。PsCRN63蛋白的可以形成一個同源二聚體，而二聚體的形成是PsCRN63行使PTI抑制及細胞死亡誘導功能所必需。 （5）發現了PsCRN115和PsCRN161可以調控植物對病原菌和非生物脅迫的抗性。PsCRN115和PsCRN161在菸草中表達不僅可以促進植物的抗病性，而且可以增加對鹽脅迫和乾旱脅迫的耐受性。數據分析顯示它們可以促進HSP和Cytochrome-P450等基因的表達。結果表明效應子可以通過調控抗逆相關基因的表達來提高植物對生物和非生物脅迫的耐受性。 （6）揭示了辣椒疫霉效應子CRN4抑制寄主抗性和引起細胞死亡的機制，發現CRN4在植物細胞核中通過調控細胞死亡相關基因的表達來誘導細胞死亡。 受本項目資助，我們在《PLOS Pathogens》、《MPMI》等期刊上發表論文10篇。
