【摘 要】
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植物病原真菌在侵染寄主的过程中会分泌一些酶类物质,例如细胞壁降解酶,糖基水解酶,蛋白酶,肽酶、核酸酶等,这些物质在病原菌侵染寄主植物的过程中发挥着重要作用。寄主植物在受到病原菌侵染时会启动一系列的免疫反应,提高植物对病原菌的抵抗能力。尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)是一种土传病原真菌,在世界范围内均有分布,寄主范围广泛,可以从寄主植物的根部进行侵染,引起寄主植物枯萎病,严重威胁着
【基金项目】
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转录延伸因子FoTFIIS乙酰化修饰调控尖孢镰刀菌致病性的分子机制(31972213);
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植物病原真菌在侵染寄主的过程中会分泌一些酶类物质,例如细胞壁降解酶,糖基水解酶,蛋白酶,肽酶、核酸酶等,这些物质在病原菌侵染寄主植物的过程中发挥着重要作用。寄主植物在受到病原菌侵染时会启动一系列的免疫反应,提高植物对病原菌的抵抗能力。尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)是一种土传病原真菌,在世界范围内均有分布,寄主范围广泛,可以从寄主植物的根部进行侵染,引起寄主植物枯萎病,严重威胁着农业生产安全。本研究从尖孢镰刀菌分泌蛋白组中鉴定到一个核酸酶FoRnt2和一个肽酶FoAPY1,并对两个分泌蛋白的生物学功能进行了探究;同时利用酵母双杂交文库筛选鉴定了尖孢镰刀菌分泌蛋白FoRnt2在番茄中的互作蛋白Sl PR1,通过对其功能进行研究,解析了尖孢镰刀菌与寄主植物的互作机制。主要研究结果如下:(1)核酸酶FoRnt2在N端含有信号肽结构,具有分泌活性。FoRnt2蛋白属于Ribonucleases T2家族,研究发现原核表达的FoRnt2蛋白能够降解番茄RNA,具有核酸酶活性,进一步研究发现氨基酸位点H80和H142在核酸酶活性中发挥作着重要作用。FoRnt2基因敲除降低尖孢镰刀菌菌株对于寄主植物的致病力,但不影响菌丝生长,菌落形态和分生孢子的产生。这些结果说明FoRnt2参与了尖孢镰刀菌侵染植物的过程。在番茄中过表达FoRnt2蛋白增加了寄主植物对病原真菌的敏感性,促进了病原真菌对于植物的侵染。(2)FoAPY1蛋白属于肽酶M28家族,能够依赖其N端信号肽分泌到细胞外,并且可以水解肽酶特异性底物Lys-p NA,说明FoAPY1蛋白是一个分泌型肽酶。FoAPY1基因敲除菌株?FoAPY1对于番茄植株表现出较低的致病性,并不影响菌丝的生长及产孢量,这说明FoAPY1蛋白参与了尖孢镰刀菌的致病过程并发挥重要作用。进一步研究发现,在寄主植物中表达FoAPY1蛋白能够降低植物中的一些与抗病相关蛋白的水平,推测FoAPY1抑制了寄主植物对于病原真菌的抗性,促进了病原真菌对于寄主植物的侵染。(3)通过番茄酵母文库筛选,我们鉴定到一个能与FoRnt2互作的植物靶标蛋白Sl PR1,并通过酵母双杂交(Y2H),双分子荧光互补(BIFC)和pull-down等验证了FoRnt2和Sl PR1的互作关系,并发现Sl PR1蛋白的E98和H117氨基酸位点在互作过程中发挥着重要的作用。进一步发现原核表达的Sl PR1蛋白在植物中能够抑制FoRnt2的表达,同时在体外具有降解FoRnt2蛋白的活性;除此之外,Sl PR1也能在体外可以降解FoAPY1蛋白。Sl PR1过表达转基因番茄植株显著提高对尖孢镰刀菌的抗性,减轻了病害的发生。这些结果说明Sl PR1具有一定的蛋白酶活性,能降解病原菌分泌的毒性蛋白从而提高寄主抗病性。
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