楊盤二孢菌效應因子功能分析與無毒基因克隆

《楊盤二孢菌效應因子功能分析與無毒基因克隆》是依託南京林業大學，由程強擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：楊盤二孢菌效應因子功能分析與無毒基因克隆
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：程強
• 依託單位：南京林業大學

中文摘要

楊樹是我國重要的工業用材和綠化樹種，在產生巨大經濟效益的同時，還對維持生態環境起著無可估量的作用，但楊樹人工林林分結構單一，分布集中，極可能發生森林病害爆發和流行，因此迫切需要研究楊樹-病原微生物相互作用機制，為遺傳改良楊樹抗病性狀提供理論基礎。.隨著植物病理學的發展，現今普遍認為植物存在天然免疫系統，病原微生物通過效應因子克服植物天然免疫系統，實現有效定殖。楊樹做為木本植物中的模式樹種，與病原微生物相互作用機制研究嚴重滯後；迄今還未見楊樹病原微生物無毒基因克隆報導，而且更沒有相應R基因克隆的報導。.申請人在之前的國家自然科學基金青年基金資助下，搭建了候選效應因子發現與功能分析研究平台。在此基礎上，我們準備高通量篩選楊樹病原真菌-楊盤二孢菌的候選效應因子，解析效應因子蛋白在致病過程中的功能，同時克隆楊盤二孢菌無毒蛋白基因，為克隆相應的楊樹抗性基因和闡述楊樹效應因子觸發的免疫創造條件。

結題摘要

楊樹是多年生木本植物中的模式樹種，但楊樹與其病原微生物相互作用機制的研究滯後。根據植物分子免疫學理論，病原微生物的效應因子是病原微生物操縱植物細胞和建立定殖的關鍵，而且也是植物識別病原微生物的靶標。因此我們針對楊樹黑斑病病原真菌-楊盤二孢菌的效應因子基因展開了研究。 真菌效應因子通常為小分子量分泌蛋白，在楊盤二孢菌中有423個基因編碼此類蛋白。進入一步研究發現其中107個基因具有一定的序列相似性，我們將其命名為IGYP基因。通過細緻的生物信息學分析，發現這107個IGYP基因具有一致的基因結構並且編碼保守的序列模組。通過在公共資料庫中查找分析，發現26個雙核亞界真菌中都攜帶IGYP基因，並且在11個真菌中的18個IGYP基因具有相似的基因組結構。因此在本次研究中，我們首次鑑定一個廣泛分布於子囊菌和擔子菌中的效應因子基因家族-IGYP基因家族。 結合RT-PCR和高通量測序（RT-PCR-seq），我們重新注釋了楊盤二孢菌107個IGYP基因，並且發現在9個IGYP基因中具有10個可變剪接位點。為了分析IGYP基因的功能，我們建立並最佳化了農桿菌介導的楊樹葉片瞬時表達技術，並且構建了103個IGYP基因的植物表達載體。瞬時表達結果發現MbIGYP13可在抗黑斑病楊樹葉片中誘導細胞死亡。因此MbIGY13可作為楊盤二孢菌中的候選無毒蛋白。 楊盤二孢菌 IGYP蛋白與卵菌RxLR 效應因子具有廣泛的相似性，而且部分 IGYP蛋白具有明顯的細胞核定位信號，再進入實驗也證實了細胞核定位。因此我們建立了楊樹非原質體和細胞內蛋白分離方法，目前正在研究IGYP蛋白的跨膜轉運機制。