《大豆疫黴菌胞內效應因子CRN63的毒性作用機制》是張美祥為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大豆疫黴菌胞內效應因子CRN63的毒性作用機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張美祥
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
疫黴菌與病原細菌和真菌類似，能分泌效應因子干擾寄主植物的免疫反應。CRN63是大豆疫黴菌侵染必需的一個胞內效應因子，它具有誘導寄主植物細胞死亡的活性，然而，目前尚不清楚CRN63的毒性作用機制。申請人的前期研究表明，該效應因子能與寄主植物的過氧化氫酶 (catalase，CAT) 互作。本項目擬通過檢測CRN63對植物H2O2積累的影響，明確該效應因子對植物活性氧的調控作用；通過分析效應因子CRN63對植物CAT酶活、蛋白質穩定性和蛋白質定位的影響，揭示其對CAT的調控機制；以本氏煙作為材料，通過基因沉默和過表達兩種方法，研究CAT對CRN63細胞死亡誘導活性和抗病性的影響。綜合以上結果，期望闡明大豆疫黴菌效應因子CRN63、寄主H2O2平衡以及CAT三者之間的關係，解析該效應因子的毒性作用機制，從而進一步深入對卵菌致病機制的認識。
結題摘要
以大豆疫霉CRN效應子作為切入點，探討效應子在疫黴菌致病中的作用和機制。旨在通過本項目的開展提升對卵菌病害致病機制的認識，並為利用抗病基因工程策略提高植物抗病性提供理論依據。經過三年的努力，取得了如下重要研究進展： 1、明確了大豆疫霉效應子PsCRN63和PsCRN115對植物H2O2積累的影響。我們發現PsCRN63效應子可以促進植物中H2O2的積累，而PsCRN115效應子抑制該過程，表明這兩個效應子可以通過調控植物H2O2積累而調控細胞死亡過程。 2、鑑定到大豆疫霉PsCRN63和PsCRN115效應子在植物中的互作蛋白並明確了其作用機制。發現這兩個效應子在植物細胞核與catalase互作。PsCRN63可以降低植物catalase的蛋白質穩定性，而PsCRN115抑制該過程，說明這兩個效應子可以通過調控catalase的蛋白質穩定性干擾其活性，從而影響植物H2O2的代謝。 3、明確了catalase在植物抗病和細胞死亡調控中的作用。在本氏煙中沉默catalase基因顯著降低了其對辣椒疫霉的抗性，表明catalase正調控植物對疫黴菌的抗性。在本氏煙中過表達catalase抑制大豆疫霉PsCRN63誘導的細胞死亡，表明catalase參與到植物細胞死亡過程的調控。 4、發現PsCRN63可以通過形成二聚體形式抑制植物免疫反應。PsCRN63效應子可以以首尾連線的方式形成二聚體，抑制病原相關分子模式誘導的免疫反應。 5、解析了大豆疫霉PsCRN108效應子的毒性功能和作用機制。首次報導疫黴菌CRN效應子具有DNA結合活性，並證明其可以通過結合熱激蛋白基因啟動子影響其轉錄，從而干擾植物的免疫反應。 6、明確了大豆疫霉PsCRN70的毒性功能。發現該效應子具有廣泛的細胞死亡抑制活性並且可以抑制植物的免疫反應。 7、鑑定了3個具有抗病育種潛力的大豆疫霉CRN效應子。發現在植物中表達可以顯著的提高植物對疫黴菌的抗性，並且提高了對非生物脅迫的耐受性，為抗病育種提供了新思路和基因資源。 受本項目資助，在《PLoS Pathogens》、《Plant Physiology》、《Plant & Cell Physiology》和《Scientific Reports》等期刊發表論文7篇。
