禾谷镰刀菌cAMP-PKA信号途径下游基因功能鉴定及对DON产生的调控机制
结题报告
批准号:
31571953
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王晨芳
依托单位:
学科分类:
C1401.植物病理学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
张慧丽、尹涛、张永慧、孙盼盼、田欢、项萍
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中文摘要
小麦赤霉病严重危害我国和世界小麦生产,发病麦粒中的真菌毒素DON严重危害人畜健康。前期研究发现,cAMP-PKA信号途径可参与调控禾谷镰刀菌致病性并影响DON产生,但该信号途径调控DON产生的分子机制尚不清楚,对其下游转录因子及作用机制也缺乏了解。为此,项目拟深入分析cAMP-PKA信号途径对DON毒素合成的调控机制;通过对该信号通路上PKA两个催化亚基基因双敲除突变体不同表型角变子重测序及结果分析、验证,确定cAMP-PKA信号通路下游相关转录因子;对这些转录因子进行功能分析,并明确它们之间的相互作用关系以及与MAPK信号通路之间的作用关系,确定受两个信号通路共同调控的下游转录因子;同时明确这些下游转录因子在DON毒素产生中的作用。研究结果将会进一步了解cAMP-PKA信号通路在赤霉菌致病和产毒方面的作用机制,为小麦赤霉病的防控和新型杀菌剂的研发提供有效的理论依据。
英文摘要
Wheat scab or head blight caused by Fusarium graminearum is one of the most important diseases of wheat and barley worldwide. It not only causes significant yield losses but also results in the contamination of infected kernels with mycotoxins, such as deoxynivalenol (DON) that are harmful to human and animals. Although the functions of cAMP-PKA pathway in F. graminearum have been studied, genetic mechanisms responsible for the regulation of DON synthesis by this pathway are not clear. To date, there are no studies on downstream targets and transcription factors (TFs) of the cAMP-PKA pathway in this important pathogen. In this study, we will further analyze the regulatory mechanisms of cAMP-PKA pathway on DON production and toxisome formation. Genes responsible for suppressing growth, DON production and infection defects of the cpk1 cpk2 double mutant will be identified and characterized for suppressor mutations. We also propose identify and characterize downstream TFs of the cAMP-PKA pathway and determine their functional relationships. Some of them may be co-regulated by the cAMP-PKA singaling and MAP kinase pathways and are important for the cross-talking between these two important pathways. In additional, we will analyze the regulatory mechanisms of downstream TFs on DON production. Results from the proposed study will significantly improve our understanding for the roles of cAMP-PKA pathway in plant infection and DON production in F. graminearum. In the long run, this study will provide useful information for developing novel fungicide targets and scab disease control strategies.
小麦赤霉病是世界性真菌病害,其主要致病菌-禾谷镰刀菌不仅引起作物产量下降,还可产生引起人畜中毒的真菌毒素DON。虽然已发现禾谷镰刀菌中cAMP-PKA信号通路对DON毒素产生具有重要作用,但具体的作用机制尚不清楚。本项目通过对fac1、cpk1突变体菌株TRI基因定位、产毒小体形成以及菌丝膨大结构处细胞核分裂情况的观察,发现DON毒素的合成应与膨大结构处细胞核分裂密切相关,进一步从细胞学角度明确了DON毒素合成的调控机制;项目以cAMP-PKA信号通路上蛋白激酶A两个催化亚基双敲突变体所产生的角变子入手,通过确定角变子序列位点发生突变的基因,明确了位点突变基因与蛋白激酶A的作用关系,确定了cAMP-PKA信号通路下游相关转录因子FgSFL1并对其功能作用进行了解析,发现该基因的缺失对菌落生长没有影响,但突变体产孢量明显下降,子囊壳变小、形成延迟、数量减少、鞭须形成时间晚,侵染小麦穗和玉米须的致病力均显著下降。通过对预测的三个磷酸化位点功能分析进一步明确了FgSfl1位于cAMP-PKA信号通路下游并受PKA激酶的调控;同时项目还获得了蛋白激酶A调节亚基基因PKR缺失突变体并对其也进行了系统的功能鉴定,结果发现PKR的缺失可导致突变体菌丝核分裂数增多,分生孢子糖原积累变少,自噬现象明显,侵染小麦穗和玉米须的能力显著下降,有性阶段子囊壳无法形成。研究过程中还发现该突变体同样易发生角变,经对角变子表型鉴定、测序等一系列验证后发现CPK1,SNT1基因均存在较高的突变率。这两个基因不同的突变位点,会导致相应角变子的生长速率和菌落形态有不同程度的恢复。进一步研究还发现CPK1突变可抑制PKR缺失对PKA催化亚基基因的上调表达作用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The PKR regulatory subunit of protein kinase A (PKA) is involved in the regulation of growth, sexual and asexual development, and pathogenesis in Fusarium graminearum
蛋白激酶 A (PKA) 的 PKR 调节亚基参与禾谷镰刀菌生长、有性和无性发育以及发病机制的调节
DOI:10.1111/mpp.12576
发表时间:2018-04-01
期刊:MOLECULAR PLANT PATHOLOGY
影响因子:4.9
作者:Li, Chaoqun;Zhang, Yonghui;Wang, Chenfang
通讯作者:Wang, Chenfang
The cyclase-associated protein FgCap1 has both protein kinase A-dependent and -independent functions during deoxynivalenol production and plant infection in Fusarium graminearum
环化酶相关蛋白 FgCap1 在禾谷镰刀菌脱氧雪腐镰刀菌烯醇生产和植物感染过程中具有蛋白激酶 A 依赖性和非依赖性功能
DOI:10.1111/mpp.12540
发表时间:2018
期刊:Molecular Plant Pathology
影响因子:4.9
作者:Yin Tao;Zhang Qiang;Wang Jianhua;Liu Huiquan;Wang Chenfang;Xu Jin-Rong;Jiang Cong
通讯作者:Jiang Cong
Stage-specific functional relationships between Tub1 and Tub2 beta-tubulins in the wheat scab fungus Fusarium graminearum
小麦赤霉病真菌禾谷镰刀菌中 Tub1 和 Tub2 β-微管蛋白之间的阶段特异性功能关系
DOI:10.1016/j.fgb.2019.103251
发表时间:2019
期刊:Fungal Genetics and Biology
影响因子:3
作者:Wang Huan;Chen Daipeng;Li Chengliang;Tian Neng;Zhang Ju;Xu Jin-Rong;Wang Chenfang
通讯作者:Wang Chenfang
DOI:10.13926/j.cnki.apps.000281
发表时间:2019
期刊:植物病理学报
影响因子:--
作者:原康怡;巩晨;江聪;王晨芳
通讯作者:王晨芳
禾谷镰刀菌TRI6相关调控因子影响DON产生的分子机制
  • 批准号:
    31271989
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    王晨芳
  • 依托单位:
一氧化氮迸发及与小麦抗锈性表达关系的细胞学研究
  • 批准号:
    30900931
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    王晨芳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金