天冬氨酸转氨酶（GOT1）在稻瘟病菌致病性发育中的功能研究

发布时间：2020-12-12 04:01

　　由稻瘟菌（Magnaporthe oryzae）引起的稻瘟病是水稻上的主要病害之一,每年都会给水稻产量带来巨大的损失。稻瘟菌是一种半活体营养型病原真菌,在活体营养阶段不仅要面对来自寄主的抗病防卫反应,还要应对营养缺乏带来的威胁。氨基酸是重要的氮源,其不仅能作为合成蛋白质的原料,也能代谢用于其他生物进程。本实验室前期研究发现天冬氨酸代谢通路可能参与了稻瘟菌的致病过程,本研究拟针对这一科学问题,从稻瘟菌对氨基酸的利用方面研究天冬氨酸代谢通路的关键基因在稻瘟菌生长、发育以及致病方面的作用,为全面解析稻瘟菌的致病机制奠定理论基础。生物体内的天冬氨酸代谢通路参与了多种氨基酸的生物合成,无论是在植物还是在人体中都起着重要的作用。天冬氨酸半醛脱氢酶（ASD）是天冬氨酸代谢通路的中间合成酶类,实验室前期研究发现ASD的缺失影响了稻瘟菌的致病性,初步说明了天冬氨酸代谢通路在稻瘟菌致病过程中的作用。天冬氨酸转氨酶（GOT1）处于天冬氨酸代谢通路的起始环节,为了进一步确认天冬氨酸代谢通路在致病过程中的作用,我们选择GOT1为研究对象,并得到如下结果:1.敲除突变体ΔGOT1同野生型稻瘟菌相比生长速率减缓,菌... 

【文章来源】： 方镇宇 吉林大学

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

稻瘟菌侵染过程示意图[19]

第一章文献综述3效应子触发的免疫（ETI）。和PTI相比，ETI展现出的防卫反应更加强大，能够引起植物的过敏反应[25][26]。PTI，ETS和ETI的重复循环驱动着宿主和病原体的共同进化，从而导致效应子功能和受体识别特异性的多样化[21]。活性氧（ROS）在PTI和ETI中都起到了重要的作用。通过对PAMP的感知，模式识别受体激活了多种免疫反应来触发PTI，这些免疫反应中就包括从OsRbohB和其他途径快速产生和积累ROS[27][28]。而由ETI触发的防卫反应也包括了ROS的爆发、胼胝质沉积、病程相关蛋白的表达以及细胞程序性死亡[29][30]。ROS爆发在抵御植物病害中的一个重要特征就是细胞毒性，能够抑制病原菌在植物体内的发育，这种抑制也能被抗氧化剂解除[31]。除此之外，ROS还能合成木质素以及其他具有抗生作用的氧化酚类化合物，还能通过氧化交联加强植物细胞壁，以阻止病原菌的进一步扩散[32-34]。图1.2植物免疫系统的Z字模型[21]Fig1.2Azigzagmodeloftheplantimmunesystem.1.3氮代谢对稻瘟菌的影响在自然界中植物病原真菌经常暴露在营养缺乏的环境中，为了应对这种状况病原真菌进化出了一系列的生存策略。比如通过细胞内的营养循环以及改变形态来在恶劣的环境中生长和扩散。实际上在氮源缺乏的条件下病原菌致病基因的表达会有所上调，这也暗示了氮饥饿是真菌成功侵染寄主的驱动力[35-37]。一些研究发现病原真菌对氮代谢的调控和其致病性是有

第一章文献综述4联系的[38-40]。在氮源缺乏的条件下通过转录组和蛋白质组的研究揭示了氮源的利用与致病性间的联系，在稻瘟菌的转录组研究中，520个基因在氮饥饿期间表达量增加，其中大多数与氨基酸的代谢和摄取相关[41][42]。相关研究表明虽然稻瘟菌具有强大的代谢能力，但是在侵染初期的活体营养阶段并不能从宿主细胞中获取所有的氮源，比如甲硫氨酸和腺嘌呤[43-45]。由推测认为是因为EIHM的存在导致的，虽然其能帮助稻瘟菌不被寄主察觉从而避免触发防卫反应，但EIHM能让单糖通过但是却不能让复杂的含氮分子通过，因此在一定程度上阻止了稻瘟菌从寄主体内获得足够的氮源[18][46]。最近相关研究表明氨基酸的合成和代谢对于稻瘟菌的正常发育以及致病性有着重要的作用，比如当甲硫氨酸的生物合成通路被阻断后，稻瘟菌失去了致病性[47-49]。而阻断赖氨酸以及亮氨酸的生物合成通路后，稻瘟菌的产孢量以及致病性都受到了影响[50-52]。我们实验室前期研究发现，当天冬氨酸代谢通路的中间合成酶类天冬氨酸半醛脱氢酶（ASD）缺失后稻瘟菌的致病性减弱，初步说明了天冬氨酸代谢通路对稻瘟病菌致病性的影响。相关研究表明在植物体的叶绿体和非光合质体中，天冬氨酸代谢通路参与了甲硫氨酸、苏氨酸、异亮氨酸以及赖氨酸的生物合成[53]。因此我们选择了处于天冬氨酸代谢通路起始位置的天冬氨酸转氨酶（GOT1），通过对GOT1功能的研究进一步确认天冬氨酸代谢通路在稻瘟菌生长发育以及致病过程中的作用（图1.3）。图1.3天冬氨酸的合成和代谢Fig1.3Thebiosynthesisandmetabolismofaspartate


本文编号：2911820