禾谷镰刀菌抗DON毒素自我保护基因的鉴定和功能分析

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31201464
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1401.植物病理学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Fusarium head blight (FHB) caused by Fusarium graminearum is a devastating disease of wheat, barley, and other grain cereals worldwide. It not only causes severe yield losses but also contaminates infected grains with harmful mycotoxins such as trichothecene deoxynivalenol (DON), which is inhibitory to protein synthesis in eukaryotes by binding with L3. Although its molecular target is conserved, F. graminearum is highly tolerant against DON. However, like in many other mycotoxin-producing fungi, the molecular mechanism confering self-protection against DON in F. graminearum is not clear. Two genes in the trichothecene biosynthesis clusters, TRI12 and TRI101, have been implicated in providing some degree of DON-tolerance but the tri12 and tri101 mutants still produce DON. Other genes must exist to be responsible for confering self-protection against DON in F. graminearum. In this study, we will first generate the tri12 tri101 tri5 triple mutant and then use the RNA-Seq approach to identify genes induced by exogenous DON treatment. Because DON is inhibitory protein synthesis, cycloheximide treatment will be used as the control. Genes specifically affected by DON will selected for functional characterization. For genes involved in self-protection against DON, the resulting deletion mutants will be hypersensitive to DON. The function of these genes will be further confirmed by expressing them in Saccharomyces cerevisiae and assaying for increase DON-tolerance. Results from this study will elucidate the self-protection mechanism against mycotoxins in F. graminearum and provide candidate genes suitable for generating transgenic plants with improved FHB resistance and reduced DON contamination.
由禾谷镰刀菌引起的赤霉病不仅严重降低小麦、大麦等粮食作物的产量,其产.生的DON毒素还污染农产品,对人畜健康造成巨大威胁。DON毒素抑制真核生物蛋白合成,但禾谷镰刀菌自身却对DON免疫,如同其它产毒菌,其自身抗毒素分子机制尚未阐明,目前仅发现了两个抗DON毒素自我保护基因TRI12和TRI101,但二者并非病原菌自身抗毒素机制的必需基因,还可能存在其它抗毒素自我保护基因。为此,本研究拟构建TRI12,TRI101和毒素合成酶基因TRI5同时缺失的突变体,以该突变体为材料,以蛋白合成抑制剂放线菌酮处理为对照,采用RNA-Seq深度测序技术在全转录组水平上筛选受外源DON处理特异诱导表达的基因,并对筛选到的基因进行功能分析,从中鉴定出禾谷镰刀菌新的抗毒素自我保护基因,并进一步在酵母中验证其抗毒效果。研究结果将会阐明禾谷镰刀菌自身抗毒素分子机理,也为作物转基因抗赤霉病和降低毒素污染提供候选基因。

结项摘要

由禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病不仅严重降低小麦、大麦等粮食作物的产量,其产生的DON 毒素还污染农产品,对人畜健康造成巨大威胁。DON 毒素抑制真核生物蛋白合成,但禾谷镰刀菌自身却对DON毒素免疫。目前已经在禾谷镰刀菌中发现了两个抗DON毒素自我保护基因TRI12 和TRI101,但二者并非病原菌自身抗毒素机制的必需基因,因此禾谷镰刀菌中还存在其它抗毒素自我保护基因。本项目利用分步基因敲除法成功构建了一个不产DON毒素,同时缺失TRI12和TRI101抗毒基因的突变体菌株,并以该菌株为研究材料,通过添加外源DON毒素诱导禾谷镰刀菌中与抗毒素有关的基因表达,采用RNA-Seq转录组测序技术,共鉴定到541个受DON毒素诱导表达的基因。通过与蛋白合成抑制剂放线菌酮处理的RNA-seq样品进行比较,总共筛选到200个受DON毒素特异性诱导表达的基因,这些基因很可能参与了禾谷镰刀菌自身抗DON毒素过程。通过基因功能验证,明确了30个受DON毒素特异诱导表达基因的功能,并鉴定到一个新的抗毒素自我保护基因,该基因可显著提高酵母抗毒素能力。通过基因功能注释,发现N-乙酰转移酶、乙醛脱氢酶和MFS协同转运蛋白超家族的基因在受DON毒素特异性诱导表达基因里显著富集,揭示了禾谷镰刀菌抗DON毒素调控途径。此外,发现许多DON特异性诱导表达基因在病原菌抗逆、有性生殖和侵染致病过程中具有重要调控作用,揭示了DON毒素调控和有性生殖调控之前的联系。本项目研究结果不仅增进了人们对禾谷镰刀菌自身抗毒素分子机理的认识,也为作物转基因抗赤霉病和降低毒素污染提供了候选基因。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The MADS-box transcription factor FgMcm1 regulates cell identity and fungal development in Fusarium graminearum.
MADS-box 转录因子 FgMcm1 调节禾谷镰刀菌的细胞身份和真菌发育。
  • DOI:
    10.1111/1462-2920.12747
  • 发表时间:
    2015-08
  • 期刊:
    Environmental Microbiology
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Yun, Yingzi;Wang, Chenfang;Ma, Zhonghua;Xu, Jin-Rong
  • 通讯作者:
    Xu, Jin-Rong

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其他文献

基于链特异性RNA-seq的禾谷镰刀菌全生活史转录组分析
  • DOI:
    10.13802/j.cnki.zwbhxb.2021.2021902
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    植物保护学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹心雨;李东翱;路平;王秦虎;江聪;刘慧泉
  • 通讯作者:
    刘慧泉
TRI6和TRI10受到cAMP信号通路差异调控并控制小麦赤霉菌的毒素合成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Environmental Microbiology
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    侯瑞;刘慧泉;王晨芳;许金荣
  • 通讯作者:
    许金荣

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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