赤霉病菌2C型磷酸酶生物學功能的研究及其抑制劑的發掘

《赤霉病菌2C型磷酸酶生物學功能的研究及其抑制劑的發掘》是依託浙江大學，由馬忠華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：赤霉病菌2C型磷酸酶生物學功能的研究及其抑制劑的發掘
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：馬忠華
• 項目類別：面上項目

項目摘要

赤霉病嚴重影響小麥的安全生產，同時，病菌產生的真菌毒素嚴重威脅農產品質量安全。申請人前期研究發現，赤霉病菌雙組分信號途徑不僅控制病菌致病性和抗逆性，而且還控制病菌毒素的合成。在此基礎上，本項目分離鑑定赤霉病菌雙組分信號途徑的負調控元件2C型蛋白磷酸酶（簡稱PP2C），研究PP2C的生物學功能並解析其活性結構域；通過體外活性試驗篩選PP2C抑制劑，測定不同抑制劑對不同PP2C的專化性，進而在植物活體上測定這些抑制劑對赤霉病防治效果和毒素合成的抑制作用，以明確雙組分信號途徑上PP2C作為藥靶的開發潛力，研究結果為新殺菌劑創製奠定堅實基礎。

結題摘要

本項目分離鑑定赤霉病菌雙組分信號途徑的負調控元件2C型絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶（簡稱PP2C）的生物學功能，通過比較基因組學分析發現，小麥赤霉病菌中存在7個PP2C蛋白。基因敲除和互補試驗發現，FgPTC3基因在赤霉病菌的菌絲生長、孢子、致病、毒素合成、脂質代謝中發揮重要作用，該基因參與調控多個代謝途徑。酵母互補試驗表明，FgPTC3基因能夠恢復酵母Ptc1突變體多個表型缺陷，表明FgPtc3是高滲透甘油（HOG）信號途徑的負調控元件。表型測定發現，其它6個PP2C基因在病菌菌絲生長和致病中作用不明顯。為進一步解析FgPtc3蛋白的結構域，通過原核表達獲得FgPtc3純化蛋白，酶活測定發現FgPtc3具有磷酸酶活性。信息生物學分析表明，該磷酸酶上存在8個活性位點，對活性位點的胺基酸進行點突變後發現，突變後的FgPtc3均不能回復酵母Ptc1缺失突變體的表型，表明這些位點對FgPtc3功能有重要的作用。體外酶活測定發現，NaF和 Na3VO4能顯著抑制FgPtc3磷酸酶的活性，這兩種化合物也顯著抑制赤霉病菌生長。在解析赤霉病菌2C型磷酸酶生物學功能基礎上，我們系統分析了赤霉病菌中82個磷酸酶基因生物學功能，明確它們在病菌生長、發育、致病和次生代謝中的作用，為篩選適合的磷酸酶作為藥靶研發新藥劑提供科學依據。