可可毛色二孢全基因组分泌蛋白的预测及分析

【目的】可可毛色二孢（Lasiodiplodia theobromae）是一种世界性分布的重要植物病原真菌,可引起严重的葡萄溃疡病（Botryosphaeria dieback）,影响果木品质并造成巨大的经济损失。本研究预测并分析可可毛色二孢基因组范围内的分泌蛋白,并明确其基本特征,为该病菌分泌蛋白致病机理的研究打下基础。【方法】依据已公布的可可毛色二孢全基因组序列,利用信号肽预测软件SignalP v5.0、跨膜结构分析软件TMHMM v2.0、细胞器定位分析软件ProtComp v9.0、GPI锚定预测软件big-PI Fungal Predictor和亚细胞器定位分析软件TargetP v2.0生物信息学软件对该菌中的典型分泌蛋白进行筛选。对分泌蛋白N端信号肽的长度、氨基酸使用频率及其切割位点进行统计分析。依据蛋白序列的同源性,应用BLASTP程序对分泌组蛋白进行功能注释分析,预测其生物学功能。采用蔗糖酶缺陷的酵母分泌系统,对所选分泌蛋白的信号肽进行活性检测。利用qRT-PCR方法检测所选分泌蛋白基因在可可毛色二孢侵染葡萄中的表达情况。【结果】在可可毛色二孢全基因组编码蛋白中共筛选获得552个潜在的具有典型信号肽的分泌蛋白,占全基因组预测蛋白总数的4.3%,其编码蛋白长度集中于101—400 aa。信号肽统计分析表明,其信号肽长度以18—20 aa的序列最为集中,信号肽长度为20 aa的蛋白数量最多。信号肽中使用频率最高的氨基酸为丙氨酸;非极性、疏水的氨基酸使用频率最高,占氨基酸总数的60.2%。其信号肽的-3至-1位置上的氨基酸相对保守,切割位点属于A-X-A类型,可被Sp I型信号肽酶识别并切割。336个分泌蛋白具有功能注释,其功能较多集中于细胞壁降解有关的酶类以及致病相关蛋白,并且这些蛋白在分子量、等电点、脂肪族氨基酸指数等方面均存在差异。通过蔗糖酶缺陷的酵母分泌系统证实,挑选的9个分泌蛋白信号肽均具有分泌活性。qRT-PCR检测结果表明,所选分泌蛋白基因在该病菌侵染初期的表达发生变化。【结论】利用生物信息学分析技术从可可毛色二孢全基因组中共预测获得552个经典分泌蛋白。其信号肽氨基酸长度分布广泛,氨基酸组成中非极性、疏水的氨基酸使用频率最高。功能注释主要集中在细胞壁组分降解相关的酶类、致病侵染相关的坏死诱导相关蛋白以及几丁质结合蛋白等。     

葡萄VvSUC12基因启动子的克隆及上游调控因子鉴定

枝干病害葡萄溃疡病近年来严重限制了葡萄产业发展。研究表明葡萄蔗糖转运蛋白参与寄主植物和病原菌的互作过程。为解析蔗糖转运蛋白VvSUC12在葡萄免疫反应过程中的功能,本研究克隆了VvSUC12基因翻译起始位点上游1 500 bp的启动子区,通过生物信息学分析发现该区域包含4个Dof转录因子结合序列(A/TAAAG)及多种激素调节与防御相关的顺式元件。实时荧光定量分析显示,接种可可毛色二孢菌显著诱导VvSUC12和VvDof19基因的表达。通过酵母单杂交实验筛选得到与VvSUC12启动子互作的转录因子VvDof19。酵母双杂交实验证实VvDof19具有自激活活性;进一步通过烟草瞬时表达发现Dof19-GFP的相对GUS活性约为对照GFP的9倍,表明转录因子VvDof19能够激活VvSUC12基因的表达。研究结果为深入研究蔗糖转运蛋白在葡萄免疫反应中的功能奠定基础。     

可可毛色二孢菌侵染后的烟草酵母双杂交cDNA文库构建

正葡萄是世界上最重要的经济果树之一,据联合国粮食及农业组织统计,截止到2013年,中国葡萄栽培面积已达715.5万hm2,葡萄总产量超2 300万kg。长期以来,葡萄病害是影响葡萄产业健康发展的重要因素。近年来研究发现由葡萄座腔菌科真菌(Botryosphaeriaceae)引起的葡萄溃疡病(Botryosphaeria dieback)是葡萄上的主要枝干病     

北京市葡萄炭疽病病原菌的分子鉴定

正葡萄是北京市重要的经济作物,葡萄炭疽病是栽培中的常见病害,造成减产10%~20%。近年来,常采用多基因系统发育分析结合形态学特征鉴定该病病原菌,日本(Suzaki,2011)、澳大利亚(Greer et al.,2011)等国家将其鉴定为胶孢炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides和(或)尖孢炭疽菌C.acutatum,我国     

可可毛色二孢β-1,4-葡聚糖内切酶LtEg1信号肽的鉴定及其酶活性分析

为明确可可毛色二孢β-1,4-葡聚糖内切酶LtEg1是否能够分泌至胞外及其活性,采用酵母互补试验分析了内切酶LtEg1的信号肽活性,利用3,5-二硝基水杨酸法检测了内切酶LtEg1活性,通过实时荧光定量PCR测定了LtEg1基因在不同侵染阶段的表达量。内切酶LtEg1的信号肽和酵母蔗糖酶的融合表达能够引起酵母蔗糖酶的外泌,使得酵母转化子能够在以棉子糖为唯一碳源的培养基上生长。内切酶LtEg1能够以羧甲基纤维素钠为底物,发挥其酶活功能。与营养菌丝阶段相比,LtEg1基因在病原菌侵染阶段的表达水平显著升高;且在接种后48 h,LtEg1基因的表达量达到高峰,约为营养菌丝阶段的12倍,表明内切酶LtEg1作为重要的外泌蛋白酶,在可可毛色二孢侵染致病过程发挥了重要作用。     

葡萄 VvSUC 27基因的克隆及病原响应表达分析

由葡萄座腔菌科Botryosphaeriaceae真菌引起的葡萄溃疡病(Botryosphaeria dieback)是葡萄上的主要枝干病害之一, 严重影响葡萄产业的健康发展?其中, 致病力最强的为可可毛色二孢 Lasiodiplodia theobromae ?糖转运蛋白在调节植物对病原菌的免疫过程中起着至关重要的作用, 关于葡萄中糖转运蛋白参与植物免疫机制的研究尚未见报道?本试验从‘无核白’葡萄叶片中克隆得到蔗糖转运蛋白 VvSUC 27基因, 其开放阅读框全长1 515 bp, 预测蛋白质分子量为54 kD, 理论等电点(pI)为9.58?生物信息学预测该蛋白含有12个跨膜结构?实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析表明:氨基环丙烷羧酸和脱落酸处理后 VvSUC 27的表达水平持续上调; 水杨酸和茉莉酸甲酯处理后, VvSUC 27的表达呈现上调表现但无规律的变化特征; 激发子chitin和flg22处理后, VvSUC 27基因信号响应快速且明显; 感病品种‘夏黑’接种可可毛色二孢后, VvSUC 27被迅速诱导, 3 h时表达量达到最高, 而后逐渐减弱?本研究将为今后阐明可可毛色二孢与葡萄互作的分子机制提供参考依据?     

葡萄乙醛脱氢酶VvALDH10A9基因的克隆、表达及酶活性分析

由葡萄座腔菌科Botryosphaeriaceae真菌引起的葡萄溃疡病Botryosphaeria dieback是葡萄上的主要枝干病害,严重影响葡萄产量和品质。鉴定和分析参与葡萄与葡萄溃疡病菌互作的基因,有助于揭示和阐明葡萄抗溃疡病的信号通路。本研究根据葡萄溃疡病菌侵染后的葡萄转录组数据信息,利用逆转录聚合酶链式反应技术(RTPCR)克隆了一个受葡萄溃疡病菌诱导上调表达的乙醛脱氢酶基因VvALDH10A9(Vitis vinifera aldehyde dehydrogenase 10A9)。系统进化树分析表明,该基因编码的蛋白与拟南芥AtALDH10A8亲缘关系最近。利用实时荧光定量PCR分析VvALDH10A9的表达结果表明:VvALDH10A9的表达具有组织特异性,在茎、叶和花中表达量最高,在根中表达量相对较低;葡萄溃疡病菌侵染后,VvALDH10A9在葡萄抗病品种中表达变化不明显,而在葡萄感病品种中该基因显著上调表达。利用原核蛋白表达系统诱导合成的VvALDH10A9蛋白,经纯化后可降解乙醛,表明VvALDH10A9蛋白具有乙醛脱氢酶活性。     

可可毛色二孢效应子LT_397基因的克隆及转录分析

可可毛色二孢Lasiodiplodia theobromae是引起葡萄溃疡病的主要致病菌之一。病原菌会分泌许多效应子抑制植物的防御反应。本试验对可可毛色二孢特有的效应子LT_397基因进行克隆,开放阅读框(open reading frame,ORF)全长1140 bp,含有11个半胱氨酸。生物信息学软件预测显示:效应子LT_397信号肽为位于N端的1~16个氨基酸。qRT-PCR结果表明:LT_397受可可毛色二孢诱导下,在侵染24 h的基因相对转录水平最高;在逆境胁迫处理方面:LT_397在营养、氧化、离子、酸碱和UV胁迫下基因的相对转录水平都上升。烟草瞬时表达表明,效应子LT_397可抑制水稻细菌性谷枯病菌Burkholderia glumae引发的过敏反应(hypersensitive response,HR)。以上结果为进一步分析效应子对寄主的致病机制奠定了基础。