柑橘綠黴菌pH信號回響轉錄因子PacC基因的功能研究

《柑橘綠黴菌pH信號回響轉錄因子PacC基因的功能研究》是依託浙江大學，由李紅葉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：柑橘綠黴菌pH信號回響轉錄因子PacC基因的功能研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：李紅葉
• 項目類別：面上項目

項目摘要

柑橘綠黴菌（Penicillium digitatum）是采後柑橘腐爛的最主要病原。已有研究發現病菌分泌有機酸在致病過程中發揮著重要作用。PacC途徑是真菌中廣泛存在的pH信號回響途徑，在構巢麴黴等模式真菌中該途徑參與水解酶分泌、離子運輸、代謝物合成和致病性等方面的調控。本實驗室從T-DNA插入的綠黴菌突變體中篩選到一個致病性下降、插入位點為PacC同類基因的突變體。本申請擬以綠黴菌為模式，研究其轉錄因子PacC的生物學功能，明確PacC對外界pH和鹽脅迫等信號的回響，在侵染過程中的表達，對產酸和致病性的調控。然後套用抑制差減雜交技術（SSH）構建綠黴菌野生型菌株和PacC缺失突變體的雙向差減cDNA文庫，結合生物信息技術，預測並鑑定PacC所調控的相關基因及其功能，並進行表達、啟動子區PacC識別位點和功能分析驗證，揭示產酸真菌PacC途徑對致病性調控模式，為新防治技術研發提供科學依據。

結題摘要

序列比對和分析發現柑橘綠霉病菌（Penicillium digitatum）中存在與構巢麴黴(Aspergillus nidulans)類似的pH信號回響途徑，包含的基因PalA、PalB、PalC、PalF、PalH、PalI和PacC。該信號途徑的末端轉錄因子PdPacC含有641個胺基酸，存在與構巢麴黴AnPacC相似的3個鋅指結構域(57~145位，從起始密碼子起，下同)以及信號蛋白酶識別位點(461~484位)，在啟動子區(-222 bp到-723bp)含有4個PacC自身結合位點(5’-GCCARG-3’)。表達分析表明中性和鹼性條件(pH≥7)、Na+脅迫和果膠處理均可誘導PdPacC，而在侵染過程中其表達不受果皮酸性pH環境影響，在感染初期呈現明顯的升高，48h是對照條件(PDB中培養)的8.4倍。PdPacC缺失突變體對Na+、K+的敏感性增加，喪失在鹼性條件(pH=8.0)下的生長能力，對果膠的利用能力下降，對柑橘果實的致病能力也顯著下降，產生的病斑直徑只有野生型的56.3%。而當重新導入缺失突變體時，缺失突變體的表型得以恢復。試驗還發現，與野生型相比在侵染過程中ΔPdPacC突變株的內切多聚半乳糖醛酸酶(PG2)和果膠裂解酶(PNL1)上升表達喪失，進一步分析表明PG2突變株的病斑直徑只有野生型的70%。綜上所述，PdPacC是參與對Na+、K+及鹼性脅迫的適應，並通過調控細胞壁水解酶影響致病性。 研究還比較了ΔPdPacC突變株和野生型菌株在pH=7和PDB培養基和侵染寄主過程中的表達譜異同，明確了PdPacC調控的基因和代謝途徑，同時還將之與產鹼菌膠孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）進行比較。這部分工作正在進行中。