禾谷鐮刀菌中TOR信號(hào)途徑與MAPK信號(hào)途徑互作機(jī)制研究.pdf

1、真核生物中雷帕霉素作用靶標(biāo)(Target of Rapamycin，TOR)信號(hào)途徑在感受胞外環(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)與脅迫、調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)中發(fā)揮重要作用。我們前期對(duì)禾谷鐮刀菌(Fusarium graminearum)TOR信號(hào)途徑研究發(fā)現(xiàn)，TOR信號(hào)途徑不僅調(diào)控禾谷鐮刀菌的致病與毒素合成、還與細(xì)胞壁完整性(CWI)途徑互作共同調(diào)控病菌對(duì)細(xì)胞壁脅迫因子的反應(yīng)。本文在此基礎(chǔ)上深入研究禾谷鐮刀菌中TOR信號(hào)途徑與高滲透性甘油(HOG)信號(hào)途徑的相互作用

2、機(jī)制，并系統(tǒng)研究了Gpmk1信號(hào)途徑關(guān)鍵元件的生物學(xué)功能，解析TOR信號(hào)途徑與絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)途徑的互作，主要研究結(jié)果如下:
　　1、禾谷鐮刀菌中TOR信號(hào)途徑上蛋白激酶FgSch9調(diào)控病菌氣生菌絲的生長(zhǎng)、菌絲分枝和孢子萌發(fā)。FgSCH9敲除突變體對(duì)滲透脅迫、氧化脅迫、細(xì)胞壁脅迫因子以及雷帕霉素的敏感性顯著升高，對(duì)高溫脅迫表現(xiàn)抗性。鑒定到FgSch9的互作蛋白FgMaf1，發(fā)現(xiàn)FgMaf1與FgSch9共同調(diào)控禾

3、谷鐮刀菌的致病以及DON毒素的合成。免疫親和捕獲和免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)FgSch9可以同時(shí)與FgTor及FgHog1互作，F(xiàn)gSCH9敲除突變體與FgHOG1敲除突變體對(duì)外界的滲透脅迫與氧化脅迫的敏感性均顯著增加，而且雙敲突變體對(duì)外界脅迫的敏感性高于單敲突變體，表明TOR與HOG信號(hào)途徑互作共同調(diào)控病菌對(duì)滲透和氧化等外界脅迫反應(yīng)。
　　2、禾谷鐮刀菌TOR信號(hào)途徑上Rag-GTPase FgGtr1與FgGtr2以復(fù)合體形式調(diào)控了病

4、菌氣生菌絲的生長(zhǎng)、產(chǎn)孢、孢子萌發(fā)、致病以及DON毒素的合成。免疫親和捕獲和免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)復(fù)合體FgGtr1-FgGtr2可以與TOR下游的關(guān)鍵元件FgTap42互作;有趣的是，F(xiàn)gGtr1-FgGtr2復(fù)合體可以與FgHog1互作，F(xiàn)gGTR1與FgGTR2基因的缺失導(dǎo)致病菌對(duì)適樂(lè)時(shí)（激活HOG信號(hào)途徑的殺菌劑）的抗性增強(qiáng)。該研究結(jié)果進(jìn)一步證明TOR與HOG信號(hào)途徑存在相互作用。
　　3、在模式酵母中，Sho1是HOG途徑上游

5、響應(yīng)外界滲透脅迫的受體蛋白。我們研究發(fā)現(xiàn)，禾谷鐮刀菌中Sho1的同系物(FgSho1)在病菌對(duì)滲透脅迫的抗逆反應(yīng)并不發(fā)揮重要作用，但FgSho1參與調(diào)控病菌的菌絲生長(zhǎng)、產(chǎn)孢、致病以及DON毒素合成，此外，△FgSho1對(duì)細(xì)胞壁脅迫物質(zhì)的敏感性顯著增加。Westernblotting試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)gSho1可以正向調(diào)控細(xì)胞壁完整性(CWI)信號(hào)途徑中關(guān)鍵激酶FgMgv1的磷酸化水平。酵母雙雜、免疫共沉淀與熒光共定位實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)gSho1可以

6、與MAPK激酶復(fù)合體FgSteS0-FgSte11-FgSte7互作;與FgSho1類(lèi)似，F(xiàn)gSte50-FgSte11-FgSte7復(fù)合體也參與調(diào)控病菌的菌絲生長(zhǎng)、產(chǎn)孢、致病以及DON毒素合成，該復(fù)合體每個(gè)組分的突變體在麥穗上完全喪失致病力;Westernblotting試驗(yàn)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)gSho1與MAPK激酶復(fù)合體FgSte50-FgSte11-FgSte7可以正向調(diào)控FgGpmk1的磷酸化水平。該研究結(jié)果表明，禾谷鐮刀菌中FgSho

7、1是FgGpmk1和CWI信號(hào)途徑上游的一個(gè)受體蛋白。
　　4、鑒定到FgGpmk1下游一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子FgSte12，發(fā)現(xiàn)FgSte12并不參與調(diào)控禾谷鐮刀菌的菌絲生長(zhǎng)、分生孢子的形成以及DON毒素合成，但△FgSte12完全喪失致病性，并且胞外蛋白酶與纖維素酶的分泌顯著減少，表明FgGpmk1信號(hào)途徑通過(guò)FgSte12調(diào)控病菌的致病性。
　　本研究結(jié)果表明，禾谷鐮刀菌中TOR信號(hào)途徑與多個(gè)MAPK信號(hào)途徑互作共同調(diào)控病菌