非折疊蛋白反應相關基因MoHAC1和MoIRE1在稻瘟病菌生長發(fā)育和致病過程中的功能分析.pdf

1、水稻是我國最重要的糧食作物，全國近60％的人口的主食為稻米，可見水稻的生產安全涉及到我國的國計民生。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是全球水稻生產上的毀滅性病害之一，每年平均造成10％～30％的產量損失，嚴重威脅全世界的糧食生產安全。目前，稻瘟病的防治措施主要以抗病品種和化學農藥為主，但是由于稻瘟病菌易發(fā)生變異，新的致病型的出現，導致抗病品種喪失了抗性;同時單一化學藥劑的常年使用導致抗藥性群體產生導致藥劑失去

2、防效。稻瘟病的防治始終是水稻生產上的一個難題，因此，迫切需要從分子水平解析病菌致病機理，從而為抗病育種提供新的策略，同時為新型殺菌劑的開發(fā)提供候選靶標。本論文主要對非折疊蛋白反應信號途徑中的相關蛋白編碼基因在稻瘟病菌生長發(fā)育及致病過程中的功能進行分析，研究結果如下:
　　本實驗室前期研究發(fā)現bZIP轉錄因子MoAp1和MoAtf1調控活性氧積累過程，是稻瘟病菌的致病力所必需的。本文研究內容第一章從稻瘟病菌中鑒定到一個與釀酒酵母轉錄

3、因子HAC1同源的bZIP轉錄因子MoHac1，該蛋白具有一個典型的bZIP功能域，通過基因敲除獲得了MoHAC1的缺失突變體，表型分析發(fā)現，與野生型菌株Guy11相比，突變體的生長速率顯著下降;無性繁殖能力顯著降低，產孢相關基因的表達量顯著下降;菌絲球接種水稻和大麥葉片致病力顯著下降。同時，MoHac1參與調控細胞壁脅迫及滲透壓脅迫過程，但不參與稻瘟病菌的有性生殖過程，表明MoHac1在稻瘟病菌生長、無性繁殖及致病過程具有重要的作用。

4、
　　內質網的穩(wěn)態(tài)平衡對細胞的正常生長發(fā)育具有重要作用，該過程受到非折疊蛋白反應(UPR)的調控。在酵母中，當內質網壓力積累時，UPR被激活，HA C1發(fā)生可變剪切，剪去一段內含子，翻譯后的Hac1p進入細胞核中調控UPR靶基因的表達。本論文研究內容第二章的研究發(fā)現，稻瘟病菌中MoHAC1敲除突變體對內質網脅迫劑的耐受性顯著下降，提示MoHac1參與調控內質網壓力脅迫，與酵母的HAC1類似，在內質網壓力條件下MoHAC1 mRNA

5、發(fā)生可變剪切，剪去一段23bp的非典型內含子區(qū)，同時亞細胞定位改變，進入細胞核中參與調控UPR靶基因的表達。同時，UPR在稻瘟病菌無性繁殖及致病過程中處于激活狀態(tài)。通過內含子區(qū)的多位點突變回補突變體獲得無法發(fā)生正常剪切的菌株，分析發(fā)現其不能互補MoHAC1敲除突變體的無性繁殖和致病力的表型缺陷;顯微觀察發(fā)現突變體能正常形成附著胞，但無法穿透寄主表皮細胞，證明UPR途徑在稻瘟病菌生長、無性繁殖及致病過程具有重要的作用。
　　前兩章的

6、研究結果表明，bZIP轉錄因子MoHac1參與調控稻瘟病菌營養(yǎng)生長、無性繁殖及致病過程，但其上游內質網壓力信號感受器Ire1p的生物學功能仍然未知。本文研究內容第三章從稻瘟病菌中鑒定到一個與釀酒酵母中內質網跨膜蛋白Ire1p同源的蛋白MoIre1。以野生型Ku80為背景菌株，通過基因敲除獲得了MoIRE1的缺失突變體，表型分析發(fā)現，與野生型菌株相比，突變體的生長速率顯著下降;產孢能力顯著降低。同時，MoIre1參與調控細胞壁脅迫、氧化壓

7、力脅迫及內質網壓力脅迫過程，突變體的菌絲疏水性顯著下降，疏水蛋白相關基因的表達量顯著下降;同時，其下游MoHAC1 mRNA在內質網壓力條件下無法發(fā)生可變剪切，不能應答內質網壓力。研究結果表明MoIre1在稻瘟病菌生長發(fā)育過程具有重要的作用，明確了非折疊蛋白反應信號途徑的功能及作用機理。
　　綜上所述，非折疊蛋白反應信號途徑在稻瘟病菌的生長發(fā)育過程中具有重要的作用，該途徑中bZIP轉錄因子MoHac1及內質網跨膜蛋白MoIre1，