甲硫氨酸合成相关基因调控稻瘟病菌生长发育及致病性的机制研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xm10282008
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稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病是水稻生产上一种毁灭性的真菌病害,严重威胁全球粮食生产。该病菌容易发生变异,新的致病群体和抗药性群体的产生,导致水稻抗病品种失去抗性,杀菌剂失去效果。因此,稻瘟病的防治是水稻生产上的一个难题。特异性新靶标药物开发的一个重要前提是了解该病原菌的生长发育及致病分子机制。近年来,稻瘟病菌全基因组测序工作的完成加速了稻瘟病菌致病相关基因的发掘,为新药物靶标的发现提供了试验基础。硫素在生物生长发育过程中具有重要的生理功能,是部分氨基酸的组成部分。而氨基酸在生物体的生长发育过程中具有重要的作用,是构建生物机体众多生物活性大分子之一,对生物的营养贡献不只是提供氮源,参与酶、激素、部分维生素的构成,还对生物的生理代谢具有重大影响甲硫氨酸是一种含硫的必需氨基酸,是蛋白质的重要组分,同时还可以生成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)参与对细胞内多种生理过程的调控。甲硫氨酸合成途径中的关键酶及一些调控因子可作为药物的潜在靶标。构巢曲霉METR是一个具有保守的亮氨酸拉链结构的bZIP转录因子,激活硫代谢基因的转录,参与甲硫氨酸合成过程。亚甲基四氢叶酸还原酶是甲硫氨酸合成途径中最后一步起关键作用的酶,将5,10-亚甲基四氢叶酸还原为5-甲基四氢叶酸,进而为同型半胱氨酸提供甲基合成甲硫氨酸。在很多物种中都有两个编码该酶的基因,如酿酒酵母中MET12和MET13。本论文主要对稻瘟病菌中调控甲硫氨酸合成的转录因子MoMetR及合成途径中关键酶MTHFR相关基因在稻瘟病菌生长发育及致病机制进行研究,结果如下:从稻瘟病菌全基因组数据库中鉴定了一个与构巢曲霉转录因子MetR高度同源的bZIP转录因子MoMetR,该转录因子具有典型的BRLZ结构域,MoMETR的敲除引起甲硫氨酸营养缺陷型,同时突变体分生孢子的形成能力显著降低、致病力显著下降。外源添加甲硫氨酸可以恢复营养生长及分生孢子形成,但形成的孢子形态异常,且不能恢复致病力。上述结果表明该基因调控甲硫氨酸合成过程也参与稻瘟病菌致病过程。亚甲基四氢叶酸还原酶是甲硫氨酸合成途径的关键还原酶(MTHFRs).本文从稻瘟病菌中分别克隆与酵母MET12、MET13同源的基因MoMET12、MoMET13。通过同源重组的方法获得目的基因敲除突变体△Momet12、△Momet13。对稻瘟病菌中MoMET12、MoMET13进行功能分析,结果发现,两个基因缺失突变后影响生长及在SDC产孢板上影响分生孢子的产生,但外源加入甲硫氨酸后表型恢复,参与甲硫氨酸的合成过程。△Momet12突变体在CM平板上能够产生分生孢子而△Momet13突变体在CM板上不能产生分生孢子。MoMET13外源添加甲硫氨酸致病力能部分恢复,MoMET12外源加入甲硫氨酸致病力恢复,表明MoMET13除参与甲硫氨酸的合成过程还参与稻瘟病菌致病过程。
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