胞吞作用基因MoPAN1和MoEDE1在稻瘟病菌生长发育及致病过程中的功能研究

【摘要】由稻瘟病菌引起的稻瘟病是全球性的一种重要的真菌病害,但由于该病原菌的致病性易变,新的致病小种的产生容易导致新选育的抗病品种失去利用价值。因此,控制该病害的重要前提是了解其生长发育及致病分子调控机制。随着稻瘟病菌全基因组序列的公布及遗传转化操作系统的建立,其致病相关基因功能和生长发育分子调控机制的研究也随之加快,为寻找新的稻瘟病菌杀菌剂作用靶标,设计新的稻瘟病控制策略提供理论依据。真核细胞中,胞吞作用是一个复杂的质膜运输过程,包括网格蛋白、调节蛋白及各种脂类物质的吞入,激酶及大量磷酸化过程的发生,肌动蛋白及细胞骨架的重建等。在酵母细胞中,适配蛋白Ede1p和网格蛋白最早聚集在质膜内吞作用处,其后Ste2p激发胞外物质内化,同源于蛋白WASP的Las17p开始聚集并激发Arp2/3促进肌动蛋白组合,肌动蛋白包裹在囊泡周围促进胞吞点形成；此时,Pan1p-End3p-Sla1p复合体开始在胞吞点积累,进一步促进凹陷囊泡的形成。此过程受到众多激酶调控,Ark/Prk激酶家族是这一过程的重要调节激酶。在稻瘟病菌中,SNARE蛋白AMoSec22和AMoVam7的缺失突变体均不同程度影响了胞吞作用的发生。为了了解该菌中胞吞作用的各个基因功能及胞吞作用过程中分子间相互作用机制,本文对由MoArk1激酶所调控的胞吞作用途径进行了系统性的研究,进一步对胞吞途径相关基因MoPAN1和MoEDE1在稻瘟病菌生长发育及致病过程中的功能进行了分析和了解。本文筛选了与MoArk1互作的蛋白,从中发现一个胞吞作用基因MoPAN1,通过co-IP进一步验证了两者的互作关系。采用基因沉默的策略获得MoPAN1的沉默突变体,对沉默突变体的生物学性状分析发现,MoPAN1参与调控对外界不同胁迫因子的敏感性；另外MoPAN1突变体产孢量降低、孢子形态发生异常、黑色素形成缺陷、膨压丧失,不能成功侵入寄主从而导致致病性显著降低；同时MoPAN1参与调控营养生长、有性生殖、菌丝疏水性以及胞外漆酶和过氧化物酶的活性；更重要的是MoPAN1参与调控稻瘟病菌各个生理形态的建成,包括细胞壁完整性和胞吞作用。此外,MoPan1定位于菌丝顶端类似于Actin蛋白,而其定位受到SNAREs蛋白家族中MoSec22和MoVam7的共同调控。通过筛选与MoPan1互作的蛋白,发现另一个胞吞作用相关基因MoEDEl,与酵母Ede1p同源,该基因与MoPANl相互作用,且都含有EH(Epsl5Homology)功能域。MoEDE1的缺失导致突变体对不同胁迫因子表现出低敏感性；MoEDE1参与调控无性产孢、菌丝的营养生长和细胞壁的完整性；此外MoEDE1突变体丧失胞吞作用,但致病性没有明显影响,MoEde1同样定位于菌丝顶端类似Actin蛋白上。以上结果表明,胞吞作用相关基因在稻瘟病菌生长发育、细胞壁完整性和菌丝的极性生长等方面具有重要调控作用,但不同胞吞作用相关基因在功能和调控机制上有所差异。
【作者】周晨；
【导师】张正光；
【作者基本信息】南京农业大学，植物病理学，2013，硕士
【关键词】稻瘟病菌；互作；胞吞作用；细胞壁完整性；致病性；

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