稻瘟病菌DNA甲基转移酶MoDim2与两个组蛋白甲基化相关蛋白的协同作用研究

作     者：石茗月 

作者单位：福建农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王宗华;郑华坤

授予年度：2018年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：稻瘟病菌 转座元件 DNA甲基化 组蛋白甲基化 

摘      要：稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)是引起稻瘟病和麦瘟病的病原菌,严重威胁着世界粮食生产安全。到目前为止,将抗病基因转入水稻等作物中,培育抗病品种依然是控制稻瘟病菌最经济、有效的措施。稻瘟病菌群体复杂且无毒基因快速变异是制约稻瘟病持久有效防控的主要原因,因此为了更好地预防稻瘟病的发生需要深入研究阐明稻瘟病菌无毒基因快速变异的分子机制。稻瘟病菌无毒基因的快速变异与基因组中大量存在的转座元件密切相关,但是转座元件如何导致无毒基因的快速变异及其转座活性的调控机制尚未明确。最近的研究表明,稻瘟病菌DNA甲基化可以调控转座元件的转录水平,但与其转座活性无关,推测转座元件转座活性的表观调控机制极有可能更为复杂。因此,本实验将功能基因组学与表观遗传学结合起来,通过研究稻瘟病菌DNA甲基化和组蛋白甲基化之间的相互关系,探究二者是否在稻瘟病菌生长发育、致病性和转座元件转座过程中发挥协同作用,以为揭示稻瘟病菌转座元件转座活性的表观调控机制,进而揭示稻瘟病菌无毒基因快速变异机制提供经验。为研究DNA甲基转移酶与组蛋白甲基转移酶以及组蛋白甲基化在稻瘟病菌的交互作用,本研究将稻瘟病菌中发挥主导作用的DNA甲基转移酶MoDim2和组蛋白甲基转移酶MoKmt1或者组蛋白去甲基化酶MoLid2分别构建单敲除突变体和双敲除突变体进行功能验证。研究发现,MoDim2通过与MoKmt1或者MoLid2交互作用,不同程度地调节稻瘟病菌营养生长、胁迫响应和产孢过程。具体结果如下:首先对MoDIM2和MoKMT1单突变体的观察结果表明,MoDim2在稻瘟病菌的营养生长方面具有较为微弱的作用,并参与调控稻瘟病菌对H202、NaCl和SDS等胁迫的响应。而MoKmt1则在稻瘟病菌营养生长、对不同胁迫(H2O2、NaCl、SDS、以及CR和CFW)的响应中均具有重要的作用。对稻瘟病菌中H3K9组蛋白甲基转移酶MoKmt1和组蛋白去甲基化酶MoLid2各自与MoDim2的互作关系的研究结果表明MoDim2和MoKmt1对稻瘟病菌营养生长过程、不同胁迫的响应,以及产孢和致病过程可能均不存在协同作用;而MoDim2和MoLid2则在稻瘟病菌营养生长,对SDS和细胞壁(CR和CFW处理)胁迫的响应方面均可能具有协同作用。并且,在ΔModim2 ΔMolid2突变体产孢量相比野生型和ΔModim2突变体显著降低,暗示MoLid2在稻瘟病菌产孢过程中具有重要的作用。本实验的结果将可为了解稻瘟病菌中DNA甲基化以及组蛋白甲基化在稻瘟病菌中的作用机理提供一定的经验和材料。