稻瘟病菌過氧化物酶體形成相關(guān)基因MoPEX1、MoPEX4、MoPEX10在生長發(fā)育及致病過程中的作用.pdf

1、由稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）引起的稻瘟病是水稻生產(chǎn)中最為嚴(yán)重的病害之一。對稻瘟病的控制也是水稻生產(chǎn)研究中急需解決的難題。而稻瘟病菌基因功能研究的開展，則有利于更好地了解其病原真菌的生物學(xué)特性，從而提出更有針對性的防控措施。
　　過氧化物酶體(peroxisome)作為真核生物細(xì)胞內(nèi)的一類單層膜細(xì)胞器，參與β-氧化、乙醛酸循環(huán)及活性氧的分解等生化反應(yīng)，影響著病原真菌的生長發(fā)育、產(chǎn)孢、侵入、寄生等各個(gè)環(huán)節(jié)，在病原

2、真菌的致病過程中起著必不可少的作用。
　　過氧化物酶體自身不含有DNA，所有膜蛋白和基質(zhì)酶類等均由核基因編碼，并在細(xì)胞質(zhì)中合成后通過自身具有的定位信號蛋白（Peroxisome Targeting Signal，PTS）合成，從而被識別并轉(zhuǎn)運(yùn)定位至過氧化物酶體上。參與過氧化物酶體形成的蛋白被稱為Peroxins，是由PEX基因編碼調(diào)控的。然而在過氧化物酶體的形成過程中，不同PEX基因間存有各種互作和分工，而不同物種間同一PEX基因

3、的功能也不盡相同。目前的研究發(fā)現(xiàn)，過氧化物酶體基質(zhì)蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)過程大致可以分為識別并與受體結(jié)合、定位、運(yùn)輸、受體再循環(huán)等幾個(gè)環(huán)節(jié)。其中與信號蛋白結(jié)合的基質(zhì)蛋白卸下并運(yùn)輸裝配的工作則主要通過PEX2、PEX10、PEX12編碼的環(huán)脂結(jié)構(gòu)完成。而PEX1、PEX4、PEX6等基因則起到了最后讓信號蛋白能夠回到細(xì)胞質(zhì)中循環(huán)再利用的作用。然而，絲狀真菌中的過氧化物酶體形成相關(guān)基因的研究還是相當(dāng)有限的。因此，對稻瘟病菌的PEX基因的研究是有意義、有

4、必要的。
　　關(guān)于稻瘟病菌中編碼環(huán)脂結(jié)構(gòu)的MoPEX2、MoP EX12基因已有研究，而另一個(gè)結(jié)構(gòu)因素Pex10p在稻瘟病菌中的作用機(jī)制尚不清楚，因此本文首先對稻瘟病菌中的MoPEX10基因進(jìn)行了功能分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn):稻瘟病菌、小麥赤霉病菌以及粗糙脈孢霉菌中的PEX10蛋白序列最為接近。蛋白的亞細(xì)胞定位證明Mopex10p可定位于過氧化物酶體上。MoPEX10的敲除會(huì)造成過氧化物酶體基質(zhì)蛋白的定位異常。△mopex10突變體的生理生

5、化代謝受到顯著影響，包括突變體的生長速率減緩、完全培養(yǎng)基上生長的菌落扁平、氣生菌絲密度降低;分生孢子的產(chǎn)量顯著降低;同時(shí)脂類物質(zhì)的利用能力被破壞，活性氧的耐受性減弱，細(xì)胞壁完整性也受到影響;MoPEX10的缺失同時(shí)也使得稻瘟病菌的孢子萌發(fā)率及附著胞形成率顯著下降;24h培養(yǎng)后分生孢子內(nèi)仍存有脂類物質(zhì);突變體附著胞膨壓相較于野生型菌株下降明顯。大麥及水稻接種實(shí)驗(yàn)表明Δmopex10的致病能力均下降明顯，部分接種方式無法產(chǎn)生病斑，由此證實(shí)M

6、oPEX10為稻瘟病菌的致病過程中所必需的。
　　PEX1、PEX4是已知的調(diào)控過氧化物酶體信號蛋白循環(huán)再利用的重要基因。然而迄今為止，病原真菌中該機(jī)制的研究尚未有報(bào)道。因此，本文對稻瘟病菌MoP EX1、MoPEX4這兩個(gè)基因功能進(jìn)行了分析，研究后發(fā)現(xiàn):稻瘟病菌PEX1、PEX4與小麥赤霉病菌及粗糙脈孢霉菌中同源基因的蛋白序列最為接近。蛋白的亞細(xì)胞定位證明Mopex1p與Mopex4p可定位于新產(chǎn)生的過氧化物酶體上。MoPEX1

7、、MoPEX4的敲除均能夠造成過氧化物酶體基質(zhì)蛋白的定位異常。Δmopex1與△mopex4突變體的生長速率減緩、完全培養(yǎng)基上生長的菌落扁平、氣生菌絲密度降低、黑色素化的程度下降;分生孢子的產(chǎn)量顯著降低;同時(shí)脂類物質(zhì)的利用能力被破壞，活性氧的耐受性減弱，細(xì)胞壁完整性也受到影響;MoPEX1、MoPEX4的缺失均使得稻瘟病菌的孢子萌發(fā)率及附著胞形成率顯著下降;24h培養(yǎng)后突變體的分生孢子內(nèi)仍存有脂類物質(zhì);突變體附著胞膨壓相較于野生型菌株下