真菌中存在着与动、植物具有保守性和独特性的钙信号系统,但对其参与调控的生理功能还没有足够的认识。本课题组以构巢曲霉为真核模式生物研究钙信号系统在曲霉形态建成和生长发育中的分子调控机制。在菌丝极性生长方面,我们已经对控制极性生长的重要基因mobB, cotA,camA,acrnA,cchA,midA,pcpA进行了系列功能研究,证明了两个新蛋白MobB和CotA在形态建成调节网RAM (Regulates both Ace2p activity and cellular Morphogenesis)信号通路中调节极性生长中的功能和相互作用的特征。这两个蛋白缺失的突变体将呈现出极性生长缺失表型,但是这种极性缺失的表型可以通过向培养基中加入引起渗透胁迫的PEG、NaCl或Sorbitol而恢复,同时这种恢复又可以被钙离子螯合剂和钙通道阻断剂所抑制,该现象提示我们,逆境条件下可能启动了钙信号通路,激活一系列适应渗透胁迫的基因表达,这些基因的表达参与了极性生长的调控,从而弥补了因为RAM通路缺失而造成的极性生长缺陷。我们利用GFP-CaM融合蛋白活细胞标记技术研究菌丝顶端功能性的钙离子的受体-钙调素(CaM)的动态分布,发现钙调素的过表达可以加速菌丝的生长,钙调素在菌丝顶端顶体(Spitzenk(o)rper)部位有高浓度聚集,CaM总是在生长菌丝的最顶端处呈GFP亮球型,并预测和决定菌丝顶端生长方向及新的的生长点的发生。当菌丝生长停止后,菌丝顶端钙调素的亮点消失。同时发现钙调素的定位方式依赖于微丝细胞骨架的完整性。对钙离子通道基因midA和cchA的研究发现当分别关闭这两个基因时,菌丝仍能生长但生长速度明显减缓,突变株对低钙更为敏感。更有意思的是发现CchA/MidA作为一对复合体不仅在曲霉的极性生长中其重要作用,而且通过调控真菌细胞壁整合途径影响细胞壁成分从而改变真菌对胞外细胞壁破坏试剂的抗性。在细胞分裂研究方面,我们采用胞质分裂起始网(SIN)细胞骨架定位的关键扳机(key trigger) sepH为基点,采用随机突变和反向调节子筛选法目前成功筛选到sepH突变株的反向调节子(Suppressors) 118株,通过回补实验发现磷酸核酮糖转移酶prs家族参与胞质分裂的调控。在产孢发育方面,我们发现钙亲和双元系统在构巢曲霉无性繁殖中发挥重要作用：将高亲和性钙离子吸收系统基因敲除后,在高钙条件下几乎不影响产生分生孢子和菌丝的生长,在低钙条件下会延缓构巢曲霉分生孢子的形成,但不能阻断产生分生孢子,敲除菌株菌丝的极性生长也受到了很大的抑制。将低亲和性钙离子吸收系统基因敲除后,无论在高钙还是在低钙的条件下都会在很大程度上阻断分生孢子的产生,相比野生型菌株,其产孢量降低了2-3个数量级,而且突变菌株对营养菌丝的生长几乎没有影响。综上所述,我们课题组以构巢曲霉为模式生物,系统研究了钙信号系统中的钙离子通道基因、钙调蛋白、以及下游靶蛋白-钙调磷酸酶、钙调激酶在曲霉形态建成中的功能,阐明了钙信号系统在真菌极性生长、胞质分裂和产孢发育中的功能以及作用机理,这不仅为探索钙信号系统的细胞学功能提供理论知识,更重要的是弄清楚真菌形态建成调控网,为有效地控制真菌的生长和繁殖可以提供有效靶点。