非折疊蛋白反應(yīng)相關(guān)基因MoHAC1和MoIRE1在稻瘟病菌生長(zhǎng)發(fā)育和致病過(guò)程中的功能分析.pdf

1、水稻是我國(guó)最重要的糧食作物，全國(guó)近60％的人口的主食為稻米，可見(jiàn)水稻的生產(chǎn)安全涉及到我國(guó)的國(guó)計(jì)民生。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是全球水稻生產(chǎn)上的毀滅性病害之一，每年平均造成10％～30％的產(chǎn)量損失，嚴(yán)重威脅全世界的糧食生產(chǎn)安全。目前，稻瘟病的防治措施主要以抗病品種和化學(xué)農(nóng)藥為主，但是由于稻瘟病菌易發(fā)生變異，新的致病型的出現(xiàn)，導(dǎo)致抗病品種喪失了抗性;同時(shí)單一化學(xué)藥劑的常年使用導(dǎo)致抗藥性群體產(chǎn)生導(dǎo)致藥劑失去

2、防效。稻瘟病的防治始終是水稻生產(chǎn)上的一個(gè)難題，因此，迫切需要從分子水平解析病菌致病機(jī)理，從而為抗病育種提供新的策略，同時(shí)為新型殺菌劑的開(kāi)發(fā)提供候選靶標(biāo)。本論文主要對(duì)非折疊蛋白反應(yīng)信號(hào)途徑中的相關(guān)蛋白編碼基因在稻瘟病菌生長(zhǎng)發(fā)育及致病過(guò)程中的功能進(jìn)行分析，研究結(jié)果如下:
　　本實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn)bZIP轉(zhuǎn)錄因子MoAp1和MoAtf1調(diào)控活性氧積累過(guò)程，是稻瘟病菌的致病力所必需的。本文研究?jī)?nèi)容第一章從稻瘟病菌中鑒定到一個(gè)與釀酒酵母轉(zhuǎn)錄

3、因子HAC1同源的bZIP轉(zhuǎn)錄因子MoHac1，該蛋白具有一個(gè)典型的bZIP功能域，通過(guò)基因敲除獲得了MoHAC1的缺失突變體，表型分析發(fā)現(xiàn)，與野生型菌株Guy11相比，突變體的生長(zhǎng)速率顯著下降;無(wú)性繁殖能力顯著降低，產(chǎn)孢相關(guān)基因的表達(dá)量顯著下降;菌絲球接種水稻和大麥葉片致病力顯著下降。同時(shí)，MoHac1參與調(diào)控細(xì)胞壁脅迫及滲透壓脅迫過(guò)程，但不參與稻瘟病菌的有性生殖過(guò)程，表明MoHac1在稻瘟病菌生長(zhǎng)、無(wú)性繁殖及致病過(guò)程具有重要的作用。

4、
　　內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)平衡對(duì)細(xì)胞的正常生長(zhǎng)發(fā)育具有重要作用，該過(guò)程受到非折疊蛋白反應(yīng)(UPR)的調(diào)控。在酵母中，當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力積累時(shí)，UPR被激活，HA C1發(fā)生可變剪切，剪去一段內(nèi)含子，翻譯后的Hac1p進(jìn)入細(xì)胞核中調(diào)控UPR靶基因的表達(dá)。本論文研究?jī)?nèi)容第二章的研究發(fā)現(xiàn)，稻瘟病菌中MoHAC1敲除突變體對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫劑的耐受性顯著下降，提示MoHac1參與調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力脅迫，與酵母的HAC1類似，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力條件下MoHAC1 mRNA

5、發(fā)生可變剪切，剪去一段23bp的非典型內(nèi)含子區(qū)，同時(shí)亞細(xì)胞定位改變，進(jìn)入細(xì)胞核中參與調(diào)控UPR靶基因的表達(dá)。同時(shí)，UPR在稻瘟病菌無(wú)性繁殖及致病過(guò)程中處于激活狀態(tài)。通過(guò)內(nèi)含子區(qū)的多位點(diǎn)突變回補(bǔ)突變體獲得無(wú)法發(fā)生正常剪切的菌株，分析發(fā)現(xiàn)其不能互補(bǔ)MoHAC1敲除突變體的無(wú)性繁殖和致病力的表型缺陷;顯微觀察發(fā)現(xiàn)突變體能正常形成附著胞，但無(wú)法穿透寄主表皮細(xì)胞，證明UPR途徑在稻瘟病菌生長(zhǎng)、無(wú)性繁殖及致病過(guò)程具有重要的作用。
　　前兩章的

6、研究結(jié)果表明，bZIP轉(zhuǎn)錄因子MoHac1參與調(diào)控稻瘟病菌營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、無(wú)性繁殖及致病過(guò)程，但其上游內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力信號(hào)感受器Ire1p的生物學(xué)功能仍然未知。本文研究?jī)?nèi)容第三章從稻瘟病菌中鑒定到一個(gè)與釀酒酵母中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白Ire1p同源的蛋白MoIre1。以野生型Ku80為背景菌株，通過(guò)基因敲除獲得了MoIRE1的缺失突變體，表型分析發(fā)現(xiàn)，與野生型菌株相比，突變體的生長(zhǎng)速率顯著下降;產(chǎn)孢能力顯著降低。同時(shí)，MoIre1參與調(diào)控細(xì)胞壁脅迫、氧化壓

7、力脅迫及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力脅迫過(guò)程，突變體的菌絲疏水性顯著下降，疏水蛋白相關(guān)基因的表達(dá)量顯著下降;同時(shí)，其下游MoHAC1 mRNA在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力條件下無(wú)法發(fā)生可變剪切，不能應(yīng)答內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力。研究結(jié)果表明MoIre1在稻瘟病菌生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程具有重要的作用，明確了非折疊蛋白反應(yīng)信號(hào)途徑的功能及作用機(jī)理。
　　綜上所述，非折疊蛋白反應(yīng)信號(hào)途徑在稻瘟病菌的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中具有重要的作用，該途徑中bZIP轉(zhuǎn)錄因子MoHac1及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白MoIre1，