禾谷镰刀菌鸟苷酸交换因子FgCdc25的生物学功能研究
发布时间：2020-09-15 14:26
小麦是我国近半数人口的主粮,其产量和品质直接关系到我国的粮食和食品安全。目前,以禾谷镰刀菌为优势种的镰刀菌复合种群引起的小麦赤霉病,已成为影响小麦高产稳产的最重要病害之一。同时,赤霉病菌在侵染小麦时会产生DON毒素(Deoxynivalenol,脱氧雪腐镰刀菌烯醇)等多种真菌毒素,严重威胁食品安全。深入解析赤霉病菌侵染和DON毒素合成调控的分子机制,将为研发既能防治赤霉病害又能抑制DON毒素的新型杀菌剂提供重要理论基础。cAMP(Cyclic Adenosine Monophosphate,环腺苷酸)信号途径在病原真菌致病中起着重要调控作用。前期研究已报道,cAMP途径中的腺苷酸环化酶(Adenylate Cyclase,AC)和GTPase Ras2对赤霉病菌的致病和DON合成起正调控作用。但目前为止,途径中调控RasGTPase活性的鸟苷酸交换因子(Guanine Nucleotide Exchange Factors,GEFs)尚未鉴定,其生物学功能未知。本研究从禾谷镰刀菌基因组中鉴定到两个编码RasGEFs的基因,FgCDC25和FgSDC25,利用遗传学、生物化学等方法分析了其在禾谷镰刀菌致病、产毒及抗胁迫等过程中的生物学功能。研究结果表明:(1)FgCdc25与FgRas2直接互作,但不与FgRas1互作;FgSdc25与两个Ras GTPase蛋白都不互作。推测FgCdc25是FgRas2的GEF蛋白;(2)FgCdc25参与禾谷镰刀菌的菌丝生长、无性产孢和有性生殖;(3)产毒条件下ΔFgCdc25突变体中cAMP合成量减少,导致DON毒素合成的TRI基因表达量降低,影响了 DON-毒素体形成,最终DON毒素合成量减少。外源添加cAMP能恢复ΔFgCdc25突变体的产DON毒素能力;(4)FgCdc25能与禾谷镰刀菌中穿透结构形成途径的关键激酶FgSte11互作,调控其下游激酶FgGpmk1的磷酸化水平,影响菌丝穿透结构的形成;(5)FgCdc25与细胞壁完整性途径上游激酶FgBck1互作,负调控病菌的细胞壁完整性。ΔFgCdc25突变体中FgMgv1的磷酸化水平显著增强,对细胞壁胁迫因子刚果红的敏感性显著下降;(6)麦穗致病性试验结果发现ΔFgCdc25突变体完全丧失致病力,接种小穗未见病斑。此外,研究还对FgCdc25蛋白的不同功能域进行了分段缺失,发现RasGEF_N和RasGEF功能域能影响FgCdc25的蛋白定位,介导与FgRas2的互作。本研究首次鉴定出禾谷镰刀菌中cAMP途径中FgRas2的GEF蛋白FgCdc25,明确了 FgCdc25在cAMP合成、产毒和致病中的生物学功能;并发现FgCdc25与 FgMgv1 和 FgGpmk1 两条 MAPK(Mitogen-activated Protein Kinase,丝裂原活化蛋白激酶)途径交互作用,调控病菌的细胞壁完整性和致病过程中穿透结构的形成。研究结果为进一步解析cAMP途径在禾谷镰刀菌致病、产毒和抗逆等方面的生物学功能提供理论支撑。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S435.121.45
【部分图文】：
（Ｌｅｆｔ：邋ｃｏｎｉｄｉｕｍ；邋Ｒｉｇｈｔ：邋Ｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａ邋ｍａｔｕｒｅ邋ｐｅｒｉｔｈｅｃｉｕｍ．）逡逑１．３小麦赤霉病病害循环逡逑小麦赤霉病菌以腐生菌丝形态在各种残体上越冬（图１．２）。翌年春天，温暖逡逑潮湿的气候条件下，小麦开始进入扬花期，此时病菌子囊壳发育、成熟并成为主逡逑要的侵染源［２３］。位于农作物残骸表面的成熟子囊壳释放粘稠的子囊孢子，经风、逡逑雨传播至小麦麦穗，启动病害侵染程序［２４，２５］。子囊孢子在小花和颖片的外表面逡逑萌发，释放细胞壁降解酶、ＤＯＮ毒素等致病因子从而穿透植物细胞。此外，病逡逑原菌还能通过气孔、部分或完全暴露的花药、小穗或小花开裂时外稃和内稃之间逡逑的开口，穿过小麦颖片的基部等方式入侵［２６，２７］。病原菌通过轴和轴之间的维管逡逑３逡逑
Ｇ蛋白是信号转导中的重要元件，主要分为位于质膜内侧的异三聚体Ｇ蛋逡逑白和分布于不同细胞部位的小Ｇ蛋白。因此，有两种ｃＡＭＰ信号通路存在于酿逡逑酒酵母中：一种是异三聚体Ｇ蛋白，另一种由小Ｇ蛋白Ｒａｓ介导［６３］（图１．３）。逡逑细胞外的信号被膜相关受体感知，传递到细胞内部。能与受体蛋白发生耦连逡逑的异三聚体Ｇ蛋白包含ａ、ｐ、Ｙ三个亚基。ＧＴＰ酶调控ａ亚基的活性，未被激逡逑活的Ｇ蛋白与一分子的二磷酸鸟苷（ＧＤＰ）结合；一旦Ｇ蛋白与被激活的受体逡逑耦合时，复合体变分解为ａ单体和一个Ｐ－Ｙ二聚体。这时ａ亚基与ＧＤＰ分开，逡逑与一分子三磷酸鸟苦（ＧＴＰ）结合用于激活下游的的腺苷酸环化酶，催化合成逡逑ｃＡＭＰ，邋ｃＡＭＰ调节ＰＫＡ活性，通过ＰＫＡ催化亚基磷酸化靶蛋白［６４］。此过程主逡逑要受葡萄糖刺激来激活。逡逑小Ｇ蛋白Ｒａｓ是小分子蛋白，同样具有ＧＴＰ酶活性。酵母中包含两个兄基因：逡逑兄４Ｓ７和兄４幻。Ｒａｓ蛋白的活性由两类调节蛋白相互协作控制。一类是鸟苷酸交换逡逑因子（Ｇｕａｎｉｎｅｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ邋Ｅｘｃｈａｎｇｅ邋Ｆａｃｔｏｒｓ，ＧＥ
r溃蛩疲⒑伺叹钩睬顾疲鳎粒粒恚螅保狭煎义暇平湍福ǎ
本文编号：2819080
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S435.121.45
【部分图文】：
（Ｌｅｆｔ：邋ｃｏｎｉｄｉｕｍ；邋Ｒｉｇｈｔ：邋Ｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａ邋ｍａｔｕｒｅ邋ｐｅｒｉｔｈｅｃｉｕｍ．）逡逑１．３小麦赤霉病病害循环逡逑小麦赤霉病菌以腐生菌丝形态在各种残体上越冬（图１．２）。翌年春天，温暖逡逑潮湿的气候条件下，小麦开始进入扬花期，此时病菌子囊壳发育、成熟并成为主逡逑要的侵染源［２３］。位于农作物残骸表面的成熟子囊壳释放粘稠的子囊孢子，经风、逡逑雨传播至小麦麦穗，启动病害侵染程序［２４，２５］。子囊孢子在小花和颖片的外表面逡逑萌发，释放细胞壁降解酶、ＤＯＮ毒素等致病因子从而穿透植物细胞。此外，病逡逑原菌还能通过气孔、部分或完全暴露的花药、小穗或小花开裂时外稃和内稃之间逡逑的开口，穿过小麦颖片的基部等方式入侵［２６，２７］。病原菌通过轴和轴之间的维管逡逑３逡逑
Ｇ蛋白是信号转导中的重要元件，主要分为位于质膜内侧的异三聚体Ｇ蛋逡逑白和分布于不同细胞部位的小Ｇ蛋白。因此，有两种ｃＡＭＰ信号通路存在于酿逡逑酒酵母中：一种是异三聚体Ｇ蛋白，另一种由小Ｇ蛋白Ｒａｓ介导［６３］（图１．３）。逡逑细胞外的信号被膜相关受体感知，传递到细胞内部。能与受体蛋白发生耦连逡逑的异三聚体Ｇ蛋白包含ａ、ｐ、Ｙ三个亚基。ＧＴＰ酶调控ａ亚基的活性，未被激逡逑活的Ｇ蛋白与一分子的二磷酸鸟苷（ＧＤＰ）结合；一旦Ｇ蛋白与被激活的受体逡逑耦合时，复合体变分解为ａ单体和一个Ｐ－Ｙ二聚体。这时ａ亚基与ＧＤＰ分开，逡逑与一分子三磷酸鸟苦（ＧＴＰ）结合用于激活下游的的腺苷酸环化酶，催化合成逡逑ｃＡＭＰ，邋ｃＡＭＰ调节ＰＫＡ活性，通过ＰＫＡ催化亚基磷酸化靶蛋白［６４］。此过程主逡逑要受葡萄糖刺激来激活。逡逑小Ｇ蛋白Ｒａｓ是小分子蛋白，同样具有ＧＴＰ酶活性。酵母中包含两个兄基因：逡逑兄４Ｓ７和兄４幻。Ｒａｓ蛋白的活性由两类调节蛋白相互协作控制。一类是鸟苷酸交换逡逑因子（Ｇｕａｎｉｎｅｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ邋Ｅｘｃｈａｎｇｅ邋Ｆａｃｔｏｒｓ，ＧＥ
r溃蛩疲⒑伺叹钩睬顾疲鳎粒粒恚螅保狭煎义暇平湍福ǎ
本文编号：2819080
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/dzwbhlw/2819080.html
