氨基酸合成相關基因MoLYS20和MoCPA2在稻瘟病菌生長發(fā)育及致病過程中的功能研究.pdf

1、稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病在水稻生產(chǎn)上是三大病害之一，對水稻是毀滅性的的破壞。近年來對稻瘟病的防治采用培育和利用抗病豐產(chǎn)品種為主策略，以化學防治為輔。該病原菌因其生理小種易變異，且各地生理小種存在很大的差異，優(yōu)良的抗病品種很快會失去抗性。因此，深入的研究稻瘟病菌生長發(fā)育、致病機制及侵染過程中各種結構的作用意義十分重大。稻瘟病菌全基因組序列的公布以及遺傳轉(zhuǎn)化體系的完善，為進一步研究各種重要生理功能基因和致

2、病基因提供新平臺，為新型稻瘟病菌殺菌劑的研究提供新靶標，也為稻瘟病的防治策略提供可靠理論依據(jù)。
　　在稻瘟病菌的信號轉(zhuǎn)導過程中，G蛋白的作用非常重要。G蛋白信號途徑調(diào)控因子RGS(Regulators of G-proteins signaling)是G蛋白信號途徑的負調(diào)控因子。在稻瘟病菌的全基因組序列中，共鑒定到8個MoRGS，對其的生物學功能分析發(fā)現(xiàn)，MoRgs參與調(diào)控稻瘟病菌的生長發(fā)育、孢子的產(chǎn)生、附著胞的形成和致病過程。為

3、了進一步闡明稻瘟病菌中MoRgs蛋白(MoRgs1、MoRgs2、MoRgs3、MoRgs4、MoRgs7)的調(diào)控機釓本實驗室運用蛋白質(zhì)組學的方法分析獲得ΔMorgs突變體與野生型顯著差異表達蛋白，其中包括氨基酸合成代謝相關的基因。
　　在真核生物中，氨基酸生物合成是非常復雜的，并且對于生長分化是必不可少的過程。通過生長測試發(fā)現(xiàn)，MoRgs蛋白質(zhì)在稻瘟病菌氨基酸代謝和營養(yǎng)應答中具有顯著的作用。本研究從獲得的Rgs蛋白質(zhì)組學分析結果

4、中篩選感興趣的氨基酸代謝相關的基因，從中發(fā)現(xiàn)了一個高檸檬酸合酶(HCS) MoLys20，其豐度在ΔMorgs突變體中顯著下降。在釀酒酵母菌Saccharomyces.cerevisiae中，通過α-氨基乙二酸途徑合成途徑（AAA)合成賴氨酸。ScLys20參與賴氨酸合成代謝，催化乙酰輔酶A和α-酮戊二酸縮合形成高檸檬酸，這是在賴氨酸生物合成途徑的第一步，也是關鍵的一步。本研究采用基因敲除的方法獲得了MoLYS20的敲除突變體，此DMo

5、lys20突變體是一個賴氨酸營養(yǎng)缺陷型菌株，外源加入賴氨酸可部分補償其營養(yǎng)缺陷。MoLYS20的缺失導致了產(chǎn)孢和侵染能力的缺陷，以及對水稻的致病能力的下降，表明MoLys20參與賴氨酸生物合成，從而影響真菌發(fā)育和致病性。MoLys20在稻瘟病菌各個階段的亞細胞定位均定位于細胞核中，MoLys20的核定位信號NLS(Nuclear localization signa)對于MoLys20進入細胞核的功能具有至關重要的作用，推測MoLys2

6、0在代謝和細胞核中具有雙重作用。
　　另外，本研究從稻瘟病菌Rgs蛋白質(zhì)組學分析結果中篩選到精氨酸氨基酸合成代謝相關的編碼氨甲酰磷酸合酶的基因MoCPA2，在釀酒酵母菌S.cerevisiae中，氨甲酰磷酸合成的這個步驟是精氨酸合成途徑的一條支路代謝，產(chǎn)生的氨基甲酰磷酸用于直接補充精氨酸合成途徑中的鳥氨酸。本研究闡明了氨甲酰磷酸合酶MoCpa2的功能。結果表明MoCPA2敲除突變體是精氨酸營養(yǎng)缺陷型菌株。而外源添加賴氨酸后能恢復孢

7、子產(chǎn)生和附著胞分化，同時還能恢復在離體的大麥葉片的致病性缺陷。研究結果表明，MoCPA2缺失后，稻瘟病菌的生長，產(chǎn)孢以及致病性受到了影響，表明MoCPA2對精氨酸的生物合成是必需的，為以精氨酸生物合成為潛在靶標的新型殺菌劑發(fā)展提供了一個理論基礎。
　　綜上所述，Mo YS20對賴氨酸的生物合成是必需的，MoCPA2對精氨酸的生物合成是必需的。MoLys20、MoCpa2在稻瘟病菌的生長發(fā)育、產(chǎn)孢和致病過程中具有非常重要的作用，為驗