玉米弯孢叶斑病菌呋喃型毒素生物合成途径研究

批准号:
31471734
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
陈捷
依托单位:
学科分类:
C1401.植物病理学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
Kandasamy Saravanakumar、李哲、高金欣、曹志全、孙佳楠、王猛、余传金、范莉莉、高士刚
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中文摘要
甲基-(5-羟甲基)呋喃-2-羧酸盐是玉米弯孢叶斑病菌产生的非寄主专化性毒素,是引起玉米叶斑病的重要致病因子。本项目在分子和生化水平上研究该毒素生物合成途径,对于揭示病菌产生毒素机理、筛选抗毒素作用靶标具有重要意义。通过比较基因组学、基因功能分析和生物化学等方法,筛选鉴定呋喃型毒素生物合成核心基因簇成员和毒素合成中间产物;在不同光照和营养条件下研究毒素生物合成核心基因簇成员互作性质、协同表达时序性及其与中间产物合成和积累的对应关系,构建呋喃型毒素生物合成核心基因簇成员相互关系连锁图;研究毒素生物合成核心基因簇编码酶蛋白活性中心结构特征和催化效应,综合提出玉米弯孢叶斑病菌呋喃型毒素生物合成分子和生化途径,填补国际空白,为全面揭示该病菌产生毒素分子机理奠定理论基础。
英文摘要
As an novel non-host specific toxin causing maize Curvularia leaf spot(Curvularia lunata), methyl 5-(hydroxymethyl)furan-2-carboxylate is molecularly and biochemically investigated in its biosynthesis pathway. This study would make a great contribution to understanding the mechanism of the furotoid toxin production and favors screening gene targets from the pathogen potential for anti-toxin maize molecular assistant breeding. Using approaches of comparative genomics, molecular and biochemical analysis to clone the major members of core gene clusters related to toxin biosynthesis is performed mainly based on the homologous sequence identified in other genetic closely related pathogenic fungal species, then the function analysis with each of those cloned genes is carried out under varied conditions of illumination and nutrition. The interaction between members of the core cluster genes for synergistic expression, toxin subcellular accumulation process corresponding to the time course of gene dynamic expression are detected globally in order to construct a genetic linkage map for furanoid toxin biosynthesis. Furthermore the catalytic center of toxin synthase encoded by the gene clusters will be biochemically characterized. Taken together,a comprehensive biochemical and molecular pathway of furanoid toxin from Curvularia lunata in maize is proposed. The result as a first work in this field would build a solid basis for entirely understanding the toxin production mechanism.
甲基-(5-羟甲基)呋喃-2-羧酸(M5HF2C)是玉米弯孢叶斑病菌(Curvularia lunata)产生的非寄主专化性毒素,是引起玉米叶斑病的重要致病因子。本项目在分子和生化水平上研究该毒素生物合成途径和调控机制,对于揭示病菌产生毒素机理及病原菌致病机制具有重要意义。. 转录组分析表明,PKS途径与弯孢菌毒素M5HF2C合成密切相关。通过敲除PKS18基因,发现该基因是M5HF2C毒素合成的关键相关基因。与野生株(16.3ng/mL)相比在∆PKS18菌株(3.05ng/mL)中,毒素含量下降极显著。. 构建了MAPK信号通路相关基因(Clk1、Clm1、Clh1)的缺失突变株,△Clk1不产生呋喃毒素,△Clh1和△Clm1虽然检测到呋喃毒素,但与野生型菌株CX-3相比,含量明显降低(P<0.01)。通过敲除次生代谢调控相关基因clvelB发现,M5HF2C毒素的合成量大幅度下降,而回补株M5HF2C毒素合成量显著恢复。上述结果证明,MAPK基因和clvelB是呋喃毒素合成的调控因子。. 为了鉴定毒素的合成前体和中间产物,通过酵母双杂交筛选到了与毒素合成调控因子Clt-1互作的木聚糖酶(ClXyn24)、乙酰木聚糖酯酶(ClAxe43)。进一步通过构建ClXyn24和ClAxe43缺失突变株及这两个基因的双缺失突变株株,发现突变株中乙酰辅酶A和丙二酰辅酶A的累积明显减少。不仅如此,Q-PCR验证发现PKS18及其所在基因簇下游的13个基因,在ΔClXyn24、ΔClAxe43和ΔClXyn24&ClAxe43表达量均显著下调。证明PKS18通路的表达与木聚糖代谢有关。因此认为Clt-1通过其BTB结构域与ClXyn24、ClAxe43发生互作,作用于木聚糖代谢的上游途径,产生了毒素合成的重要底物乙酰辅酶A。为了深度挖掘M5HF2C毒素合成前体物质,我们检测了PKS18敲除突变株代谢组,发现与毒素结构非常类似的化合物糠醛(a-呋喃甲醛)明显积累,即PKS18负调控糠醛形成。综合分析认为,木糖/木聚糖代谢与糠醛的形成及毒素合成发挥了重要作用。
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
DOI:10.1007/s13313-015-0382-3
发表时间:2015-10
期刊:Australasian Plant Pathology
影响因子:1.4
作者:Jin-xin Gao;Jing Jing-Jing;Tong Liu;Chuan-jin Yu;Yaqian Li;Jie Chen
通讯作者:Jin-xin Gao;Jing Jing-Jing;Tong Liu;Chuan-jin Yu;Yaqian Li;Jie Chen
DOI:10.1016/s2095-3119(17)61697-6
发表时间:2018
期刊:Journal of Integrative Agriculture
影响因子:4.8
作者:Xuan Ni;Jin-xin Gao;Chuan-jin Yu;Meng Wang;Jianan Sun;Yaqian Li;Jie Chen
通讯作者:Xuan Ni;Jin-xin Gao;Chuan-jin Yu;Meng Wang;Jianan Sun;Yaqian Li;Jie Chen
Construction of a High-Quality Yeast Two-Hybrid Library and Its Application in Identifcation of Interacting Proteins with Brn1 in Curvularia lunata
高质量酵母双杂交文库的构建及其在弯孢霉Brn1相互作用蛋白鉴定中的应用
DOI:--
发表时间:2015
期刊:Plant Pathol. J.
影响因子:--
作者:Jin-Xin Gao;Jie Chen
通讯作者:Jie Chen
Involvement of a velvet protein ClVelB in the regulation of vegetative differentiation, oxidative stress response, secondary metabolism, and virulence in Curvularia lunata
天鹅绒蛋白 ClVelB 参与新月弯孢菌营养分化、氧化应激反应、次生代谢和毒力的调节
DOI:--
发表时间:2017
期刊:Scientific Reports
影响因子:4.6
作者:Jin-Xin Gao;Jie Chen
通讯作者:Jie Chen
Involvement of a Polyketide Synthetase ClPKS18 in the Regulation of Vegetative Growth, Melanin and Toxin Synthesis, and Virulence in Curvularia lunata.
聚酮化合物合成酶 ClPKS18 参与新月弯孢菌营养生长、黑色素和毒素合成以及毒力的调节
DOI:10.5423/ppj.oa.04.2017.0079
发表时间:2017-12
期刊:The plant pathology journal
影响因子:--
作者:Gao JX;Chen J
通讯作者:Chen J
拮抗木霉菌疏水蛋白Hyd1诱导玉米抗全株病害内生微生物组学机理
- 批准号:31872015
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:陈捷
- 依托单位:
基于经络穴位的筋膜及其内微细神经的多模态超声观测及机制研究
- 批准号:81871360
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:53.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:陈捷
- 依托单位:
拮抗木霉菌外切葡聚糖酶与玉米根系互作诱导抗叶斑病分子机理
- 批准号:31672072
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:陈捷
- 依托单位:
拮抗木霉菌产生敌敌畏降解酶的诱导途径与作用机制研究
- 批准号:31270155
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:90.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:陈捷
- 依托单位:
玉米弯孢叶斑病菌调控致病相关毒素和黑色素基因协同表达的网络研究
- 批准号:31171798
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:陈捷
- 依托单位:
磷脂酶A2基因在调控木霉菌诱导玉米抗叶斑病中的作用机理
- 批准号:30971949
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:34.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:陈捷
- 依托单位:
玉米热带与亚热带血缘种质资源诱导弯孢叶斑病菌致病性适应性变异分子基础研究
- 批准号:30871610
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:31.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:陈捷
- 依托单位:
玉米自交系与弯孢叶斑病菌非亲合性互作的蛋白质组学研究
- 批准号:30471057
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:18.0万元
- 批准年份:2004
- 负责人:陈捷
- 依托单位:
中国玉米弯孢叶斑病菌致病性分化相关蛋白质组研究
- 批准号:30370917
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2003
- 负责人:陈捷
- 依托单位:
国内基金
海外基金
