稻瘟病菌F-box蛋白MoFbr7生物学功能分析

F-box蛋白在泛素-蛋白酶体途径(ubiquitin-proteasome pathway,UPP)中参与调控胞内蛋白降解、受体识别、信号传导等生物学过程。本研究从稻瘟病菌中克隆了F-box基因MoFbr7,序列分析表明,该基因编码产物具有1个F-box结构域(N-端)和8个连续的WD40重复序列(C-端),在丝状真菌中高度保守。利用基因敲除方法,获得4个MoFbr7基因敲除突变体,同时构建了回补菌株。表型分析结果显示,MoFbr7基因缺失突变体在产孢量、附着胞形态、原生质体释放、致病性等方面均无异常。突变体在MM、RDC培养基上生长速率下降;对细胞壁胁迫因子CFW(Calcofluor white)、刚果红敏感。以上结果表明MoFbr7参与稻瘟病菌的营养生长与细胞壁完整性,为进一步揭示其生物学功能奠定基础。     

FocVel2基因对黄瓜枯萎病菌丝生长及毒力的影响

 由尖孢镰孢菌黄瓜专化型引起的黄瓜枯萎病是世界黄瓜生产上的一种毁灭性病害。本研究鉴定了尖孢镰孢菌黄瓜专化型丝绒蛋白的一个同源基因FocVel2,利用基因敲除和互补的方法研究该基因的功能。敲除突变体菌株ΔFocVel2出现明显的表型变化,包括菌落生长速率降低和产孢量降低,并且敲除突变株对黄瓜幼苗毒力明显减弱,回补突变体菌株能够恢复敲除突变体ΔFocVel2的所有缺陷。总之,研究结果发现丝绒蛋白基因FocVel2在菌体无性繁殖以及侵染过程中起到重要作用。     

FocVel2基因对黄瓜枯萎病菌丝生长及毒力的影响

 由尖孢镰孢菌黄瓜专化型引起的黄瓜枯萎病是世界黄瓜生产上的一种毁灭性病害。本研究鉴定了尖孢镰孢菌黄瓜专化型丝绒蛋白的一个同源基因FocVel2,利用基因敲除和互补的方法研究该基因的功能。敲除突变体菌株ΔFocVel2出现明显的表型变化,包括菌落生长速率降低和产孢量降低,并且敲除突变株对黄瓜幼苗毒力明显减弱,回补突变体菌株能够恢复敲除突变体ΔFocVel2的所有缺陷。总之,研究结果发现丝绒蛋白基因FocVel2在菌体无性繁殖以及侵染过程中起到重要作用。     

MoRAD26参与稻瘟病菌的胁迫应答和致病过程

 稻瘟病菌引起的稻瘟病是水稻三大病害之一。DNA修复对维持基因组的完整性具有重要作用,为了解析DNA修复基因在稻瘟病菌致病过程中的功能,本试验对稻瘟病菌DNA损伤检控点蛋白MoRad26进行了功能分析。首先我们利用同源重组的方法获得了MoRAD26基因的稻瘟病菌敲除突变体。表型观察发现MoRAD26缺失突变体的致病力下降,对DNA损伤胁迫和H₂O₂胁迫更加敏感,但是对稻瘟病菌的生长、产孢以及分生孢子萌发和附着胞的形成没有明显影响。进一步分析表明,敲除MoRAD26基因降低了稻瘟病菌侵染菌丝的扩展能力进而影响稻瘟病菌的致病力,但其具体机制还有待深入研究。     

水稻白叶枯病菌HD-GYP结构域蛋白PXO_03945的功能鉴定

为了揭示水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,简称Xoo)环二鸟苷酸(c-di-GMP)信号相关蛋白PXO_03945的生物学功能,本研究通过基因同源重组和无标记交换,对PXO_03945基因进行了缺失突变,对野生型、突变体和互补菌株进行表型测定,分析该基因缺失突变对病菌胞内c-di-GMP水平、致病性、运动性、胞外多糖产生和生物膜形成的影响。结果表明,PXO_03945蛋白具有参与c-di-GMP降解的磷酸二酯酶(PDE)的HD-GYP结构域和功能未知的DUF3391结构域。全长基因缺失可导致体内c-di-GMP浓度明显上升。与野生型相比,ΔPXO_03945对水稻品种日本晴的致病性显著下降,而游动性增强,胞外多糖产生和生物膜形成增加。基因互补可以使之恢复。因此,HD-GYP结构域蛋白PXO_03945可能通过降解胞内c-di-GMP,正向调控了致病性,负向调控了运动性、EPS产生和生物膜形成能力。     

MoHRD3基因参与调控稻瘟病菌的生长发育和致病力

 稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)作为主要的农业病原微生物,其引起的稻瘟病严重威胁着水稻等谷类作物的生产安全。内质网相关蛋白质降解途径(Endoplasmic reticulum-associated protein degradation, ERAD)是生物体应答内质网压力的主要方式之一,其在机体生长发育过程中具有重要作用。而HRD(HMG-CoA reductase degradation)复合物作为ERAD的关键组分,主要由Hrd1、Hrd3、以及凝集素Yos9等蛋白组成,负责内质网中错误折叠蛋白的识别、转运以及泛素化过程,最终由蛋白酶体降解,从而有效缓解内质网压力,保证细胞的正常生理活动。有研究表明,Hrd3属于单次跨膜蛋白,在内质网腔中与Hrd1、Yos9相结合,负责底物的识别并起着稳定Hrd1的作用。目前Hrd3在稻瘟病菌中的生物学功能尚不清楚。本研究通过基因敲除及互补试验获得了稻瘟病菌的ΔMohrd3突变体和ΔMohrd3-C回补菌株,并以野生型为对照,对突变体的生物学表型进行了分析。结果显示,ΔMohrd3突变体的生长速率、产孢量明显下降;对大麦和水稻的致病力显著减弱。进一步胁迫试验表明,MoHRD3的缺失导致稻瘟病菌对外界盐胁迫、渗透压胁迫的耐受性增强,对内质网胁迫耐受性减弱,而对细胞壁胁迫无明显变化。同时,MoHRD3基因的缺失激活了未折叠蛋白响应途径(Unfolded protein response, UPR)。上述结果表明,MoHRD3参与调控稻瘟病菌的营养生长、无性繁殖、致病及对不同环境胁迫的响应过程。     

MoHRD3基因参与调控稻瘟病菌的生长发育和致病力

 稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)作为主要的农业病原微生物,其引起的稻瘟病严重威胁着水稻等谷类作物的生产安全。内质网相关蛋白质降解途径(Endoplasmic reticulum-associated protein degradation, ERAD)是生物体应答内质网压力的主要方式之一,其在机体生长发育过程中具有重要作用。而HRD(HMG-CoA reductase degradation)复合物作为ERAD的关键组分,主要由Hrd1、Hrd3、以及凝集素Yos9等蛋白组成,负责内质网中错误折叠蛋白的识别、转运以及泛素化过程,最终由蛋白酶体降解,从而有效缓解内质网压力,保证细胞的正常生理活动。有研究表明,Hrd3属于单次跨膜蛋白,在内质网腔中与Hrd1、Yos9相结合,负责底物的识别并起着稳定Hrd1的作用。目前Hrd3在稻瘟病菌中的生物学功能尚不清楚。本研究通过基因敲除及互补试验获得了稻瘟病菌的ΔMohrd3突变体和ΔMohrd3-C回补菌株,并以野生型为对照,对突变体的生物学表型进行了分析。结果显示,ΔMohrd3突变体的生长速率、产孢量明显下降;对大麦和水稻的致病力显著减弱。进一步胁迫试验表明,MoHRD3的缺失导致稻瘟病菌对外界盐胁迫、渗透压胁迫的耐受性增强,对内质网胁迫耐受性减弱,而对细胞壁胁迫无明显变化。同时,MoHRD3基因的缺失激活了未折叠蛋白响应途径(Unfolded protein response, UPR)。上述结果表明,MoHRD3参与调控稻瘟病菌的营养生长、无性繁殖、致病及对不同环境胁迫的响应过程。     

产酶溶杆菌OH11菌株胞外酶调控相关基因ctp的克隆及功能的初步分析

利用mariner转座子对产酶溶杆菌Lysobacter enzymogenes OH11进行转座诱变,构建菌株OH11的突变体文库.筛选到1株4种胞外酶(蛋白酶、纤维素酶、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶)产生均减少的突变株D-11.通过亚克隆,鉴定转座子的插入位点,涉及1个羧基末端蛋白酶(carboxy-terminal protease)编码基因ctp.通过同源重组的方法对该基因进行敲除,对缺失突变体Δctp表型分析发现:(1)Δctp与野生型OH11在营养丰富型(2YT)与营养缺陷型(MMX)培养基中生长速率基本一致;(2)Δctp降低了蛋白酶、纤维素酶和β-1,3-葡聚糖酶的产生,但不影响几丁质酶的产生;(3)Δctp生物膜的产生量明显减少.研究还表明,突变体基本不改变其对油菜菌核病菌Sclerotinia sclerotiorum、水稻纹枯病菌Rhizoctonia solani和辣椒疫霉病菌Phytophthora capsici的拮抗能力.互补菌株均恢复了野生型的相关功能.     

稻瘟病菌CAAX蛋白酶MoRce1的功能研究

 蛋白质的翻译后异戊烯化修饰(CAAX修饰)能够介导真核生物中许多重要蛋白质的亚细胞定位以及蛋白与蛋白间的相互作用。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引致的稻瘟病是水稻最重要病害之一,造成全球水稻严重减产。为深入了解稻瘟病菌致病机理,更好地防控稻瘟病,我们研究了异戊烯修饰是否影响稻瘟病菌的生长发育和致病性。首先从稻瘟病菌基因组数据库中鉴定到一个稻瘟病菌的异戊烯蛋白酶MoRce1,同源比对发现MoRce1保守结构域在各物种之间变化较大,猜测在不同物种中该蛋白可能出现了功能分化。经同源重组方法敲除MoRCE1基因,发现MoRCE1缺失突变体在胁迫培养条件下细胞壁完整性明显缺陷,但是对营养生长、产孢、萌发以及致病性没有明显影响,说明MoRce1蛋白可能通过参与稻瘟病菌细胞壁合成相关蛋白的异戊烯化修饰进而影响该菌细胞壁的完整性,其具体机制还有待深入研究。     

FgLEU1在禾谷镰刀菌亮氨酸生物合成及产毒致病中起关键作用

为挖掘新型药剂的潜在靶标,利用靶向基因敲除和互补技术研究赤霉病病原菌禾谷镰刀菌Fusarium graminearum中必需氨基酸亮氨酸合成酶编码基因FgLEU1的功能,并测定禾谷镰刀菌的生物学表型。结果表明,FgLEU1编码亮氨酸合成途径中的3-异丙基苹果酸脱水酶,其敲除突变体表现亮氨酸营养缺陷。生物学表型测定结果显示,与野生型菌株相比,FgLEU1敲除突变体的产孢量和孢子萌发率显著下降,产孢量仅为野生型菌株的20.96%,培养4 h后孢子萌发率下降了49.45%,且合成脱氧雪腐镰刀烯醇（呕吐毒素）能力丧失,在麦穗上的致病力下降,仅能侵染接种小穗,赤霉病症状不能扩展。外源添加一定量的亮氨酸、FgLeu1催化产物或导入含启动子的全长FgLEU1基因可以恢复敲除突变体表型缺陷。表明FgLEU1基因在禾谷镰刀菌亮氨酸合成、菌丝孢子形成及产毒致病过程中发挥着重要作用,可作为新型安全杀菌剂的潜在研发靶标,用于持续有效控制麦类赤霉病和镰刀菌毒素。     

katExoo基因缺失突变对水稻白叶枯病菌H2O2抗性和致病性的影响

 为了揭示过氧化氢酶基因katExoo在水稻白叶枯病菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzae,Xoo)过氧化氢(H₂O₂)抗性和致病性中的功能,本研究构建了基因缺失突变体ΔkatExoo,测定了突变体的H₂O₂抗性、过氧化氢酶(CAT)活性、在离体培养条件下的生长速率以及对水稻的致病性。用标记基因置换法获得了ΔkatExoo突变体,其保守的CAT结构域(GATase1_catalase和catalase_clade_2)被Gm^R片段所替换。katExoo基因缺失突变并不导致病菌的H₂O₂抗性和CAT活性降低或丧失,反而在一定程度上使之增强和升高。ΔkatExoo离体生长量显著降低,水稻接种叶片病斑明显缩短、在叶组织内的种群量下降。表明基因缺失突变显著地影响了病菌的生长、定殖和致病性。本研究结果为“KatExoo可能是Xoo的一个毒性因子”的假设提供了遗传学证据。     

稻瘟病菌效应蛋白MoIEEP1功能初探

由稻瘟病菌引起的稻瘟病是全球最严重的植物真菌病害之一, 严重威胁水稻生产安全?效应蛋白是病原菌与植物对抗过程中分泌产生的一种蛋白质, 可作为毒力因子促进侵染或作为无毒因子触发防御反应?本研究对实验室前期筛选到的在稻瘟病菌侵染早期诱导表达的效应蛋白(infection-induced expression effector protein 1, MoIEEP1)进行了功能验证与分析?结果表明: MoIeep1 在稻瘟病菌侵染初期8 h表达量最高; 信号肽和亚细胞定位分析验证该蛋白N端含有17个氨基酸的信号肽且在水稻原生质体中呈明亮点状的定位信号, 初步推测该定位信号为过氧化物酶体或线粒体等细胞器; 与野生型菌株Guy11相比, MoIeep1 基因敲除突变体菌丝生长无明显差异, 但其致病性受到影响?以上研究结果为进一步探究该蛋白质的作用机理打下良好基础, 也为揭示其他效应蛋白在稻瘟病菌侵染水稻过程中的功能提供新的理论依据?     

Assessment of blast disease resistance in transgenic PRms rice using a gfp-expressing Magnaporthe oryzae strain

Rice blast caused by the fungus Magnaporthe oryzae (anamorph Pyricularia grisea ) is one of the most devastating diseases of cultivated rice worldwide. In this study, a green fluorescent protein ( gfp )-expressing M. oryzae strain was generated and used to investigate the infection process in a commercial rice cultivar. Expression of the gfp gene did not affect the pathogenicity of the M. oryzae transformants. Confocal microscopy allowed in vivo imaging of this pathogen during infection of rice tissues. Magnaporthe oryzae pathogenicity was examined on both leaf and root tissues. In roots of wild-type plants, the fungus penetrated into epidermal and cortical cells, and colonized the central cylinder and xylem vessels. However, the dimorphic growth pattern typically observed during the biotrophic and necrotrophic stages of leaf colonization was not observed during colonization of root tissues. Furthermore, events occurring during infection of rice plants constitutively expressing the maize pathogenesis-related PRms gene were characterized and compared with those occurring during the interaction of this pathogen with untransformed rice plants. Fungal penetration was drastically reduced and delayed in tissues of PRms plants compared to untransformed plants. These results indicated that the gfp -expressing M. oryzae represents a strategic tool for the assessment of blast disease resistance in transgenic rice which can be also applied to the analysis of the M. oryzae interaction with other cultivars or mutants of important crop species.     

AtEDR1介导拟南芥对稻瘟菌的抗性(英文)

 稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)是一种半腐生病原菌,该病原菌可以侵染水稻,产生稻瘟病。对于水稻与稻瘟菌的互作机制,人们已经进行了大量的研究。然而,鉴于水稻基因组相对较大且稻瘟菌生理小种众多,致使研究进展缓慢。本研究通过将稻瘟菌生理小种Y34侵染拟南芥生态型Col-0,发现Y34可以感染Col-0,从而建立Y34-拟南芥互作模型,用以探究Y34与抗白粉突变体edr1的关系。结果显示,edr1比Col-0对于稻瘟菌更敏感。之前有研究表明,降低SA含量的突变体(pad4,sid2,nim1)均可抑制edr1相关表型。接种Y34于edr1与pad4、sid2、nim1形成的双基因突变体发现,所有双突变体的感病性比edr1单突均明显降低。推测EDR1可能在拟南芥抗稻瘟菌方面起一定正调控作用,且其作用依赖于SA途径的相关基因。     

水稻白叶枯病菌鞭毛基体基因fliExoo缺失突变分析

 为了阐明水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,简称Xoo)鞭毛基体组分蛋白基因fliExoo的生物学功能,本研究用Gm^R抗性基因标记交换法成功构建了基因缺失突变体△fliExoo。与野生型菌株PXO99^A相比,△fliExoo鞭毛缺失,菌体易沉降,在0.3%半固体培养基上运动能力明显降低;尽管生长速率和胞外纤维素酶活性无明显变化,但胞外多糖产生和生物膜形成能力明显下降;对水稻品种日本晴的致病性和对非寄主烟草的致敏性反应明显减弱。基因互补可以使上述突变表型恢复。因此,鞭毛基因fliExoo突变不仅影响了细菌鞭毛依赖的运动性,而且对病原菌毒性相关的表型也产生了影响。     

Identification of the rice blast resistance gene Pib in the National Small Grains Collection

The Pib gene in rice confers resistance to a wide range of races of the rice blast pathogen, Magnaporthe oryzae, including race IE1k that overcomes Pita, another broad-spectrum resistance gene. In this study, the presence of Pib was determined in 164 rice germplasm accessions from a core subset of the National Small Grains Collection utilizing DNA markers and pathogenicity assays. The presence of Pib was evaluated with two simple sequence repeat (SSR) markers and a dominant marker (Pib-dom) derived from the Pib gene sequence. Pathogenicity assays using two avirulent races (IE1k and IB1) and a virulent race (IB54) were performed to verify the resistance responses of accessions. Of the 164 accessions evaluated, 109 contained the Pib gene as determined using both SSR markers and pathogenicity assays, albeit different haplotypes were detected. The remaining 52 germplasm accessions were different in their responses to the blast races IB54, IE1k, and IB1, thus indicating the presence of R gene(s) other than Pib. The accessions characterized in this study could be used for marker-assisted breeding to improve blast resistance in indica and japonica cultivars worldwide.     

hrpE基因在水稻条斑病菌Hrp pilus形成和致病性中起重要作用

 水稻条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzicola,Xooc)的hrp(hypersensitive response and pathogenicity)基因簇编码形成Ⅲ型分泌系统(T3SS),将致病性的效应分子通过HrpF转位装置注入水稻细胞中,从而导致水稻产生抗(感)病性,但Xooc的HrpE是否形成Hrp pilus还不清楚。本研究对Xooc的hrpE基因进行突变,发现hrpE突变体在水稻上丧失致病性和在烟草上丧失激发HR的能力。与水稻互作结果显示,hrpE突变体不能够与水稻细胞互作,其在水稻组织中的生长能力显著下降。电镜结果显示,hrpE突变体不能够形成Hrp pilus,从而导致水稻条斑病菌丧失在水稻上的致病性。功能互补结果显示,完整的hrpE基因可以恢复hrpE突变体在烟草上激发HR反应的能力、在水稻上的致病性以及在水稻薄壁细胞间形成Hrp pilus的能力,表明hrpE基因形成Hrp pilus是水稻条斑病菌分泌致病性效应分子的重要条件。