稻瘟病菌過(guò)氧化物酶體形成相關(guān)的12個(gè)基因的功能分析.pdf

1、過(guò)氧化物酶體是普遍存在于真核細(xì)胞中一類(lèi)單層膜包被的細(xì)胞器，參與多種生化代謝。過(guò)氧化物酶體產(chǎn)生于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，由于自身不含DNA，其基質(zhì)酶類(lèi)與膜蛋白均由核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)中合成，靠自身序列所具有的過(guò)氧化物酶體定位信號(hào)(Peroxisome targeting signal，PTS)而被識(shí)別和轉(zhuǎn)運(yùn)到過(guò)氧化物酶體。過(guò)氧化物酶體產(chǎn)生相關(guān)的蛋白稱(chēng)為Peroxins，由PEX基因編碼。
　　近年來(lái)，絲狀真菌中過(guò)氧化物酶體的功能與形成過(guò)程得到越來(lái)越

2、多的關(guān)注。隨著功能基因組學(xué)研究及轉(zhuǎn)化技術(shù)的進(jìn)展，絲狀真菌中的PEX基因不斷被鑒定，目前已經(jīng)鑒定出來(lái)的PEX基因有三十多種。過(guò)氧化物酶體相關(guān)蛋白形成過(guò)程中，不同的PEX之間存在復(fù)雜的互作與分工，在不同物種中同一PEX的功能也存在一定的差異。然而絲狀真菌中尤其是常見(jiàn)植物病原真菌中相關(guān)過(guò)氧化物酶體形成及降解的基因報(bào)道相當(dāng)有限。稻瘟病菌Magnaporthe grisea在植物病原真菌中具有典型的侵染過(guò)程、致病機(jī)理及基因行為特征，其致病分子機(jī)制

3、對(duì)于病害的防治具有重大的意義。因此，有關(guān)稻瘟病菌中過(guò)氧化物酶體產(chǎn)生相關(guān)基因的研究具有非常重要的意義。
　　本文利用已知的同源基因，對(duì)稻瘟病菌基因組中可能的PEX基因進(jìn)行了檢索和分析。發(fā)現(xiàn)除了PEX15、PEX17、PEX18、PEX21和PEX22以外，稻瘟病菌中存在大多數(shù)已知28種PEX基因的同源基因，其中包括PTS1、PTS2的受體MoPEX5、MoPEX，環(huán)指結(jié)構(gòu)的MoPEX、MoPEX10、MoPEX12。少數(shù)基因?yàn)榈疚敛?/p>

4、菌及部分絲狀真菌特有，比如MoPEX16、MoPEX14/17和MoPEX20，表明了過(guò)氧化物酶體生物合成的特異性。稻瘟病菌、酵母及鐮刀菌基因序列相當(dāng)保守，尤其絲狀真菌之間，稻瘟病菌與鐮刀菌基因間的同源性多數(shù)在50％以上。細(xì)胞中過(guò)氧化物酶體的選擇性消解稱(chēng)為過(guò)氧化物酶體自噬(pexophagy)，多數(shù)ATG基因參與過(guò)氧化物酶體自噬，它們?cè)谧允刹煌瑫r(shí)期行使各自的功能。稻瘟病菌中存在多數(shù)ATG基因，未發(fā)現(xiàn)ATG14、ATG19、ATG25、A

5、TG30、ATG31基因。
　　為了進(jìn)一步分析稻瘟病菌過(guò)氧化物酶體產(chǎn)生相關(guān)基因的功能，我們又對(duì)稻瘟病菌中12個(gè)過(guò)氧化物酶體合成相關(guān)基因進(jìn)行了敲除。12種基因敲除突變體對(duì)于PTS1、PTS2、mPTS的影響結(jié)果發(fā)現(xiàn)⊿pex2、⊿pex3、⊿pex8、⊿pex12、⊿pex13、⊿pex14、⊿pex16、⊿pex22、⊿pex26影響PTS1與PTS2定位到過(guò)氧化物酶體的過(guò)程，⊿pex3、⊿pex16除了影響PTS1與PTS2的定位

6、，對(duì)mPTS的定位也有一定的影響，⊿pmp4、⊿pmp47、⊿djp1p對(duì)PTS1、PTS2、mPTS都沒(méi)有影響。利用定量PCR進(jìn)行12種突變體中其他相關(guān)基因表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)所有的基因敲除突變體對(duì)其他基因的表達(dá)都有一定的影響，多數(shù)呈現(xiàn)出表達(dá)量的提高。表型分析結(jié)果表明阻礙了PTS1、PTS2的⊿pex2、⊿pex3、⊿pex8、⊿pex12、⊿pex13、⊿pex14、⊿pex16、⊿pex22、⊿pex26造成水稻和大麥致病性完全喪失，并

7、且菌株生長(zhǎng)速度減慢、產(chǎn)孢量降低、黑色素產(chǎn)量降低，脂肪酸利用障礙，細(xì)胞壁完整性缺陷，對(duì)溫度具有敏感性;而⊿pmp4、⊿pmp47、⊿djp1p對(duì)致病性沒(méi)有影響，菌落形態(tài)、生長(zhǎng)速度、產(chǎn)孢量、脂肪酸利用等與野生型無(wú)顯著性差異，⊿pmp47仍可以正常利用中鏈脂肪酸;Guy11中敲除基因后的菌株與2539及2539-⊿pmp47雜交對(duì)有性生殖無(wú)影響，然而2539-⊿pmp4與Guy11以及突變體包括⊿pex13、⊿pex14、⊿pmp47交叉培養(yǎng)