稻瘟病菌泛素結合復合體基因MoPEX22L的功能研究.pdf

1、水稻是全球主要的糧食作物之一，水稻安全生產(chǎn)尤為重要。由Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病，在世界各個水稻栽培區(qū)均有發(fā)生，造成水稻產(chǎn)量嚴重下降。開展稻瘟病菌致病機制的研究，可為病害防治以及抗性品種研發(fā)提供有力的理論依據(jù)。至目前，已鑒定出大量與稻瘟病菌生長發(fā)育和致病相關的基因，涉及分生孢子產(chǎn)生、附著胞分化與成熟、黑色素形成以及甘油合成等。附著胞的形成和甘油的積累依賴于分生孢子內(nèi)貯存的脂類物質。過氧化物酶體是脂類物質代謝的主要場

2、所。已有研究表明，過氧化物酶體為稻瘟病菌致病性所必需。過氧化物酶體形成過程中，其基質蛋白在細胞質中合成。Pex5與Pex7分別編碼過氧化物酶體定位信號1(Peroxisome targeting signal1，PTS1)和PTS2的受體，與基質蛋白結合，將其轉運至過氧化物酶體膜上，然后在過氧化物酶體對接復合體（由Pex13，Pex14，Pex17構成）和鋅指狀復合體（由Pex2，Pex10,Pex12構成）的作用下，將基質蛋白轉運至過

3、氧化物酶體內(nèi)部。其后，Pex5與Pex7通過泛素結合復合體從過氧化物酶體返回到細胞質中，進入下一輪循環(huán)。再循環(huán)涉及泛素結合復合體（由一種泛素綴合酶Pex4和它的膜錨定蛋白Pex22組成），以及Pex1、Pex6和相應的Pex6的膜錨定蛋白Pex15、Pex26。至目前，稻瘟病菌中基質蛋白載體再循環(huán)相關的基因尚無報道，該過程相關的基因在稻瘟病菌生長發(fā)育和致病性中的作用仍不清楚。因此本研究利用基因敲除策略對稻瘟病菌中可能的PEX22同源基因

4、(MoPEX22L)進行了分析。
　　首先，利用基因敲除策略獲得MoPEX22L基因缺失突變體。利用熒光蛋白定位檢測過氧化物酶體基質蛋白轉運情況，發(fā)現(xiàn)MoPEX22L基因敲除突變體中PTS1和PTS2定位異常，均無法正確定位到過氧化物酶體。在MM、MM-C、MM-C+0.5％吐溫80(Tween80)、醋酸鈉(CH3COONa)等脂肪代謝培養(yǎng)基上，MoPEX22L基因敲除突變體不能正常利用長鏈脂肪酸，但可以利用CH3COONa做碳

5、源。在含有剛果紅(Congo red)、玫瑰紅(Rose-bengal)和卡氏白(Calcolflour white)的培養(yǎng)基上，MoPEX22L基因敲除突變體的生長被抑制，表明其細胞壁存在缺陷。MoPEX22L基因敲除突變體與野生型菌株在含有甲基紫精(Methyl viologen)或活性氧(H2O2)的培養(yǎng)基上的生長受到嚴重抑制，表明MoPEX22L基因敲除造成菌株對活性氧的耐受能力下降。在孢子萌發(fā)和附著胞形成過程中，發(fā)現(xiàn)MoPEX

6、22L基因敲除突變體萌發(fā)率和附著胞形成率明顯下降。在CM培養(yǎng)基上，MoPEX22L基因敲除突變體菌落大小與野生型菌株相比明顯減小，氣生菌絲厚度明顯變薄。在大麥葉片上的侵染過程，發(fā)現(xiàn)MoPEX22L突變體的侵染菌絲明顯減少。致病性測定結果表明突變體在大麥上的致病性明顯下降。另外，GFP融合蛋白的定位表明，MoPEX22L分布于過氧化物酶體上。以上結果表明，MoPEX22L基因的缺失導致過氧化物酶體的形成受阻，引起代謝功能的缺陷，包括活性氧