赤霉病菌2C型磷酸酶生物学功能的研究及其抑制剂的发掘

本项目分离鉴定赤霉病菌双组分信号途径的负调控元件2C型丝氨酸/苏氨酸磷酸酶（简称PP2C）的生物学功能，通过比较基因组学分析发现，小麦赤霉病菌中存在7个PP2C蛋白。基因敲除和互补试验发现，FgPTC3基因在赤霉病菌的菌丝生长、孢子、致病、毒素合成、脂质代谢中发挥重要作用，该基因参与调控多个代谢途径。酵母互补试验表明，FgPTC3基因能够恢复酵母Ptc1突变体多个表型缺陷，表明FgPtc3是高渗透甘油（HOG）信号途径的负调控元件。表型测定发现，其它6个PP2C基因在病菌菌丝生长和致病中作用不明显。为进一步解析FgPtc3蛋白的结构域，通过原核表达获得FgPtc3纯化蛋白，酶活测定发现FgPtc3具有磷酸酶活性。信息生物学分析表明，该磷酸酶上存在8个活性位点，对活性位点的氨基酸进行点突变后发现，突变后的FgPtc3均不能回复酵母Ptc1缺失突变体的表型，表明这些位点对FgPtc3功能有重要的作用。体外酶活测定发现，NaF和 Na3VO4能显著抑制FgPtc3磷酸酶的活性，这两种化合物也显著抑制赤霉病菌生长。在解析赤霉病菌2C型磷酸酶生物学功能基础上，我们系统分析了赤霉病菌中82个磷酸酶基因生物学功能，明确它们在病菌生长、发育、致病和次生代谢中的作用，为筛选适合的磷酸酶作为药靶研发新药剂提供科学依据。