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植物保护 2016年第1期42卷 81-86页

作者：井忠英王国梁刘文德中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193

植物病原真菌效应子是指可以改变寄主植物细胞结构或者细胞功能的分泌蛋白或其他小分子物质。效应子对病原真菌的侵入、扩展以及致病发挥着至关重要的作用,是植物病原真菌与寄主的互作不断演化的必然结果。真菌特有的cfem(common in sev... 详细信息

植物病原真菌效应子是指可以改变寄主植物细胞结构或者细胞功能的分泌蛋白或其他小分子物质。效应子对病原真菌的侵入、扩展以及致病发挥着至关重要的作用,是植物病原真菌与寄主的互作不断演化的必然结果。真菌特有的cfem(common in several fungal extracellular membrane protein)蛋白对于病原真菌的致病性起重要作用,一些能够被分泌到胞外的cfem蛋白被证明是病原真菌效应子。由禾谷炭疽菌(Colletotrichum graminicola)引起的玉米炭疽病是玉米上的重要病害,常年造成严重损失。本研究运用生物信息学工具对禾谷炭疽菌中的cfem蛋白进行信号肽分析和亚细胞定位分析,进而通过转录分析明确禾谷炭疽菌cfem蛋白的表达时期。分析结果表明,该病原真菌编码32个cfem蛋白,其中22个具有信号肽并可分泌至胞外,为分泌蛋白。转录分析表明,10个cfem分泌蛋白于病菌侵染时附着胞形成期表达,2个cfem分泌蛋白于侵染后的活体寄生阶段表达,1个于死体寄生阶段表达,其余9个cfem分泌蛋白在病菌侵染时期的3个阶段均稳定表达。结合生物信息学和转录分析结果,我们预测这22个cfem分泌蛋白为禾谷炭疽菌致病相关的效应子(简称cfem效应子)。明确禾谷炭疽菌中cfem蛋白数量,预测病菌致病相关的cfem效应子组成,可为开展病原真菌cfem蛋白介导的病菌—寄主互作研究奠定基础,并为玉米炭疽病的防治和抗性育种研究提供参考。

关键词：禾谷炭疽菌 cfem效应子生物信息学分析

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玉米炭疽病菌cfem效应子的系统鉴定与功能分析

玉米炭疽病菌CFEM效应子的系统鉴定与功能分析

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作者：井忠英中国农业科学院

学位级别：硕士

玉米是全球重要的粮食作物和经济作物,玉米的产量和品质直接关系到全球粮食安全与人民的生活质量。玉米炭疽病由半活体寄生菌禾谷炭疽菌(Colletotrichum graminicola)引起,病部产生近梭形褐色病斑,阻碍寄主光合作用,影响玉米结实,造成... 详细信息

玉米是全球重要的粮食作物和经济作物,玉米的产量和品质直接关系到全球粮食安全与人民的生活质量。玉米炭疽病由半活体寄生菌禾谷炭疽菌(Colletotrichum graminicola)引起,病部产生近梭形褐色病斑,阻碍寄主光合作用,影响玉米结实,造成严重经济损失。研究表明,cfem(Common in several Fungal Extracellular Membrane protein)效应子在病菌侵染及信号传递中发挥重要作用。因此,本文针对禾谷炭疽菌cfem效应子进行系统的鉴定与功能分析,明确病菌致病机理,为炭疽病的防治提供思路。本研究基于禾谷炭疽菌基因组数据库中所有cfem蛋白生物信息学分析结果,选择具有信号肽的22个cfem分泌蛋白进行系统鉴定和初步功能分析。首先,通过生物信息学结合转录分析,确定禾谷炭疽菌编码22个cfem候选效应子;其次,cfem效应子全长序列及去信号肽序列分别构建至PGDR瞬时表达载体,并进行相应的亚细胞定位分析及细胞凋亡诱导或抑制筛选分析;最后,根据上述结果敲除具有核定位或全细胞定位并抑制细胞凋亡的效应子,分析其致病力变化。结果显示禾谷炭疽菌cfem候选效应子在各个阶段均有表达;7个cfem效应子全长及去信号肽蛋白定位于植物细胞核;7个cfem效应子全长及去信号肽蛋白可抑制Bax诱导的细胞凋亡;cfem效应子GLRG1006.1基因敲除后生长速率减慢,致病力下降。研究结果明确了cfem候选效应子的转录时期、亚细胞定位及对Bax诱导的细胞凋亡反应迥异,GLRG1006.1敲除突变体与野生型相比致病力下降。该研究结果预示病菌效应子侵染宿主后于不同侵染阶段表达,通过有效抑制宿主免疫防卫体系,进而成功侵染宿主,诱导植物感病。

关键词：玉米炭疽病禾谷炭疽菌 cfem效应子基因敲除

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