《稻瘟菌一個含多KH結構域致病蛋白作用機理的研究》是依託中國農業大學，由楊俊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：稻瘟菌一個含多KH結構域致病蛋白作用機理的研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：楊俊
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
稻瘟病是在世界各水稻產區廣泛發生、危害極大的真菌性病害，也是許多植物病理工作者研究的模式系統。深入地解析稻瘟菌的致病機理有助於發現控制稻瘟病及其它真菌病害的新途徑。儘管已有許多研究從不同的角度來解析稻瘟菌的致病機理，但是關於基因轉錄後的調控過程在稻瘟菌致病中所起作用的研究還很缺乏。在前期工作中，本課題組從稻瘟菌中分離鑑定了一個致病突變體，在該突變體中一個編碼含多個KH結構域蛋白的基因PCG6被破壞。本課題組已通過基因敲除和基因互補確認PCG6在稻瘟菌致病中發揮重要的作用，並發現PCG6負調控谷氨酸合成酶基因的表達。PCG6編碼的蛋白推測通過調控靶標基因mRNA的穩定性起作用。本課題研究擬通過分子遺傳學等方法，揭示PCG6在稻瘟菌中是通過調控哪些靶標基因mRNA的穩定性來參與致病性以及PCG6調控谷氨酸代謝的機理。本研究將為揭示植物病原真菌致病性與基因轉錄後調控之間的關係提供新的證據。
結題摘要
由稻瘟菌引起的稻瘟病是世界水稻種植區內的毀滅性真菌病害。目前稻瘟菌致病分子機制的研究較為深入，但關於基因轉錄後調控在其致病與發育中作用的研究報導還很缺乏。在本項目中，我們克隆並功能分析了一個編碼含多KH結構域的新基因PCG6，其編碼蛋白通過參與基因轉錄後調控來控制稻瘟菌的致病與發育。與野生菌相比，pcg6敲除體的營養菌絲生長減慢、產孢量明顯下降，且喪失了對寄主植物的致病性。侵染過程觀察發現pcg6敲除體附著胞的形成嚴重缺陷，導致無法在寄主植物細胞內形成侵染菌絲；外源添加cAMP能夠基本恢復pcg6敲除體附著胞的形成。亞細胞定位觀察發現Pcg6-GFP定位於細胞質，在營養菌絲、分生孢子、附著胞和侵染菌絲中均有表達；Pcg6-GFP與參與RNA降解的P-body複合體的標記蛋白Dcp2-RFP共定位。重要的是，Pcg6與RNA降解途徑的相關蛋白MoCaf1和MoNmd3免疫共沉澱，Pcg6-GFP與MoCaf1-RFP和MoNmd3-RFP有部分共定位，MoCaf1和MoNmd3與Pcg6418-488直接互作。這些結果表明Pcg6是細胞質RNA降解途徑P-body複合體的組分。有意思的是，在pcg6敲除體中MoCaf1與MoNmd3的蛋白量均出現了上調；在野生菌中超表達這兩個蛋白的轉化子的產孢量均明顯下降。比較轉錄組分析發現，PCG6的缺失導致2500多個基因的表達水平出現明顯變化。對受Pcg6正調控的一個編碼Sit4磷酸化相關蛋白的新基因MoSIPP1進行了功能分析，發現該基因的敲除體在發育和植物侵染中出現明顯的缺陷；在野生菌中超表達受Pcg6負調控的基因MoRGS1導致菌株產孢能力明顯下降。此外，在pcg6敲除體中編碼谷氨酸代謝途徑中的多種酶類，如谷氨酸合成酶MoGlt1的基因表達水平均明顯上調。功能分析發現，Moglt1敲除體的產孢量明顯下降，附著胞的形成及其介導的侵染、侵染菌絲的擴展均出現明顯的缺陷。外源添加谷氨酸、谷氨醯胺等能使Moglt1敲除體的侵染能力顯著地恢復。有意思的是，MoGLT1的缺失影響了細胞自噬標記蛋白MoAtg8的定位與降解，且影響了細胞內糖原和脂質體的代謝。綜上所述，含多KH結構域蛋白Pcg6作為RNA降解途徑P-body複合體的組分調控細胞質內mRNA的表達水平，進而控制稻瘟菌的致病與發育。
