MAPK蛋白激酶介导的细胞壁完整性通路协调cAMP途径与细胞自噬调控稻瘟病菌发育及致病力的机制研究

发布时间：2023-12-02 13:46

　　水稻是我国主要的粮食作物,其种植面积约占全国耕地面积的1/4,年产量约占全国粮食总产量的一半。然而,水稻病害一直严重影响着水稻的生产,同时还影响稻米的品质和商品价值。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的水稻稻瘟病(rice blast)是水稻上一种毁灭性的真菌病害,也是威胁世界粮食安全的主要病害,每年造成的粮食损失能够养活超过六千万人口。目前对于稻瘟病的防治主要采用选育抗病丰产优质良种为中心,科学栽培措施和化学保护为辅的综合治理措施。但是,由于稻瘟病菌在大田中易发生变异,抗病品种在种植3～5年后就降低或彻底丧失抗性,且化学防治所使用的药剂较为单一,主要为三环唑类药物。因此,进一步探索稻瘟病菌致病的分子机制有助于开发新的杀菌剂靶标,以更好的控制稻瘟病的危害。本论文主要对稻瘟病菌胞内信号传导途径的相关蛋白在稻瘟病菌生长发育以及致病过程中的功能和各信号通路之间的协调互作进行系统研究。细胞壁是丝状真菌抵御外界胁迫的第一道屏障,也参与细胞与外界的信号传导和物质交换,对维持细胞形态具有重要作用。前期工作中发现在稻瘟病菌中,一个高亲和性的磷酸二酯酶MoPdeH不仅参与胞内cAMP信...

【文章页数】：211 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略语汇总
上篇 文献综述
    第一章 稻瘟病菌致病相关基因的研究进展
        1 稻瘟病菌的生活史及侵染循环
        2 稻瘟病菌侵染的第一阶段:寄主表面识别与附着胞形成
            2.1 稻瘟病菌与寄主植物的接触与识别
            2.2 通过环腺苷酸(Cyclic AMP,cAMP)和MAPK信号途径将环境信号转导到胞内
            2.3 附着胞形成过程中的细胞周期调控
        3 稻瘟病菌侵染的第二阶段:侵染菌丝在寄主植物叶片内的扩展
            3.1 侵染菌丝的生长
            3.2 效应分子的定位:细胞质效应分子VS质外体效应分子
            3.3 稻瘟病菌活体营养阶段的分泌机制
            3.4 模拟激素调节植物的新陈代谢
        4 总结与展望
        参考文献
    第二章 细胞自噬及其核心调控组分的研究进展
        1 PAS的鉴定
        2 自噬起始复合体
        3 磷脂酰肌醇激酶{phosphatidylinositol (PtdIns) 3-kinase complex}复合体
        4 两个类泛素化偶联系统
            4.1 Atg8偶联系统
            4.2 Atg12偶联系统
        5 细胞自噬在稻瘟病菌中的研究进展
            5.1 氮素营养及TOR途径
            5.2 Atg1激酶复合体
            5.3 类泛素化系统
            5.4 Atg9循环系统
            5.5 PtdIns3K复合体Ⅰ
            5.6 SNAREs和HOPs
        6 展望
        参考文献
下篇 研究内容
    第一章 细胞壁完整性通路蛋白激酶MoMkk1在稻瘟病菌生长发育过程中的功能分析
        1 材料与方法
            1.1 供试菌株和培养条件
            1.2 MoPdeH互作蛋白的鉴定
            1.3 酵母双杂交
            1.4 GST-pull down
            1.5 双分子荧光互补(BiFC)
            1.6 蛋白磷酸化检测实验
            1.7 MoMKK1的敲除与互补
            1.8 MoMKK1突变体生长速率及产孢能力测定
            1.9 MoMKK1敲除突变体侵染及致病力测定
            1.10 DNA、RNA的提取和cDNA的合成
            1.11 胞内cAMP含量测定和液相色谱(HPLC,high-performance liquidchromatography)分析
            1.12 CFW (Calcofluor white)染色
            1.13 几丁质含量测定
        2 结果与分析
            2.1 MoPdeH与蛋白激酶MoMck1相互作用
            2.2 MoPdeH调控MoMCK1的表达量控制侵染和致病力
            2.3 细胞壁完整性通路(CWI pathway)调节胞内的cAMP水平
            2.4 MoMkk1是细胞壁完整性相关的MAPK通路的重要组分
            2.5 MoMkk1调控稻瘟病菌气生菌丝的形态建成和无性繁殖
            2.6 MoMkk1调控稻瘟病菌的侵染及致病力
            2.7 MoMkk1调控稻瘟病菌的细胞壁完整性
            2.8 MoMkk1参与病菌对渗透压胁迫的应答
            2.9 细胞壁完整性通路(Mps1-MAPK)与渗透压胁迫通路(Hog1-MAPK)存在交叉对话关系
            2.10 内质网胁迫可以激活细胞壁完整性通路
            2.11 细胞壁完整性缺失影响未折叠蛋白反应途径(UPR)的应答
        3 讨论
        参考文献
    第二章 蛋白激酶MoMck1介导的细胞壁完整性通路协调内质网胁迫、细胞自噬调控稻瘟病菌发育和致病力
        1 材料与方法
            1.1 供试菌株和培养条件
            1.2 MoMkk1互作蛋白的鉴定
            1.3 稻瘟病菌DNA、RNA的提取和cDNA的合成
            1.4 致病性及侵染能力测定
            1.5 酵母双杂交
            1.6 GST-pull down
            1.7 双分子荧光互补(BiFC)
            1.8 蛋白磷酸化检测实验
            1.9 生长速率及产孢能力测定
            1.10 细胞自噬水平检测
        2 结果与分析
            2.1 细胞壁完整性通路(CWI pathway)中间组分MoMkk1互作蛋白的鉴定
            2.2 内质网压力(DTT)可以激活稻瘟病菌的细胞自噬
            2.3 CWI通路参与调控细胞自噬过程
            2.4 CWI通路互作的细胞自噬相关(autophagy-related,ATG)蛋白筛选
            2.5 Atg1激酶复合体与MoMkk1相互作用
            2.6 过表达MoAtg1激酶复合体的组分(除MoAtg13外)可以完全回补ΔMomck1突变体的缺陷
            2.7 过表达MoAtg1复合体组分可以增强稻瘟病菌野生型Guy11在K23水稻上的致病力
        3 讨论
        参考文献
    第三章 MoRgs7互作蛋白MoMip11作为支架蛋白调控稻瘟病菌的cAMP途径及致病力
        1 材料与方法
            1.1 供试菌株及培养条件
            1.2 DNA、RNA的提取和cDNA的合成
            1.3 基因敲除及回补实验
            1.4 MoRgs7-RFP和MoMagA-RFP在附着胞形成阶段的定位观察
            1.5 致病性及侵染能力测定
            1.6 附着胞形成及膨压测定
            1.7 胞内cAMP测定
            1.8 MoPdeH磷酸二酯酶活性的体外测定
            1.9 酵母双杂交及GST-pull down
        2 结果与分析
            2.1 MoRgs7在附着胞形成初期高量表达并且定位在晚期内含体中
            2.3 MoRgs7与RACK1同源蛋白MoMip11相互作用
            2.4 MoMip11调控稻瘟病菌的生长、无性繁殖与有性生殖
            2.5 MoMip11调控稻瘟病菌的侵染和致病力
            2.6 MoMip11调控稻瘟病菌附着胞膨压的形成
            2.7 MoMip11调控胞内的cAMP水平
            2.8 MoMip11与Gα互作但与激活态的α MoMagA^G187S并不互作
            2.9 MoMip11促进MoMagA的激活
            2.10 MoMip11干扰MoRgs7-MoMagA^G187S之间的互作
            2.11 MoMip11与MoPdeH相互作用并抑制其磷酸二酯酶的活性
            2.12 MoMip11可以部分回补G蛋白α亚基(Gα)在附着胞形成方面的功能
            2.13 MoMip11参与调控稻瘟病菌对环境胁迫的应答
        3 讨论
        参考文献
全文总结及创新点
附录1 组蛋白乙酰转移酶MoHatl核质穿梭调控稻瘟病菌细胞自噬和致病力的机制研究
    1 材料与方法
        1.1 供试菌株和培养条件
        1.2 稻瘟病菌DNA、RNA的提取和cDNA的合成
        1.3 致病性及侵染能力测定
        1.4 附着胞形成及膨压测定
        1.5 附着胞形成阶段糖原和脂质染色
        1.6 稻瘟病菌总蛋白提取与GFP蛋白纯化
        1.7 Phos-tag实验检测MoHat1磷酸化
    2 结果与分析
        2.1 MoHat1与分子伴侣MoSsb1相互作用
        2.2 MoSsb1帮助MoHat1从细胞核转移到细胞质中
        2.3 MoHat1磷酸化水平会影响其定位
        2.4 MoHat1的磷酸化干扰MoHat1-MoSsb1之间的互作
        2.5 MoHat1被糖原合成激酶MoGsk1磷酸化
        2.6 MoHat1的磷酸化对病菌的细胞自噬十分重要
        2.7 MoHat1的磷酸化是稻瘟病菌的功能性附着胞形成和致病力必需的
    3 讨论
    参考文献
附录2
附表1
附表2
附表3
读博士学位期间发表的研究论文
致谢



本文编号：3869792