PKA对茭白黑粉菌极性生长的调节机制研究
批准号:
31470785
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
叶子弘
依托单位:
学科分类:
C0509.生物学过程与代谢
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
崔海峰、马正、言思敏、金晔、胡鹏、余佳佳
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中文摘要
极性生长被认为是关系丝状真菌生长、发育及侵染寄主的关键。研究显示,cAMP途径及其关键酶PKA可通过影响F-actin形成和几丁质合成酶(CHSs)极性定位调控丝状真菌的极性生长。但相关研究多集中于致病微生物和工业微生物,且缺乏PKA对actin、CHSs磷酸化作用的直接证据。作为我国第二大水生蔬菜茭白的内生真菌-茭白黑粉菌,其极性生长对于茭白的形成至关重要,但未见这方面的研究报道。项目组前期研究发现cAMP途径参与茭白黑粉菌极性生长,PKA调节亚基缺失的菌株无法形成菌丝。本研究结合基因敲除、结构域敲除、磷酸化位点突变及植物组织互作等试验方法,及质谱鉴定、FRAP等技术,深入了解PKA调控茭白黑粉菌极性生长的可能机制,及对寄主植物防御反应的影响。所得结果不仅可阐明茭白黑粉菌极性生长的内在机制,且有助于了解茭白黑粉菌与其寄主植物的互作关系。
英文摘要
Polarized growth was fundamental to growth, infection of filamentous fungi. Previous studies showed that cAMP pathway and its key kinase PKA regulated polarity of cell growth by modulation of F-actin rearrangement and polar localizing chitin synthases. Unfortunately, most studies focused on pathogenicity and industrial fungi. Regarding the ability of PKA phosphorylate actin and CHSs, conclusive evidence has still been lacking. As the endophyte of Zizania latifolia, which was the second largest planted aquicolous vegetable in China, polarized growth of Ustilago esculenta was essential to gall formation. But fewer related research reports were found in Ustilago esculenta until now. In the present study, we will employ gene knock-out mutants, funtional domain knock-out mutant, point mutation of phosphorylating site, and interaction with plant tissue, to investigate the mechanisms involved in PKA regulating polarity of cell growth in Ustilago esculenta, and the defensive response of the plant tissue of polarized growth of fungi. Our expected findings will uncover the underlying mechanisms involved in PKA regulating polarized growth, and advance our understanding of the interaction between Ustilago esculenta and host plant.
极性生长被认为是关系丝状真菌生长、发育及侵染寄主的关键。研究显示,cAMP途径及其关键酶PKA可通过影响F-actin形成和几丁质合成酶(CSs)极性定位调控丝状真菌的极性生长,但相关研究多集中于致病微生物和工业微生物。作为我国第二大水生蔬菜茭白的内生真菌-菰黑粉菌,其极性生长对于茭白的形成至关重要。课题组围绕PKA调节菰黑粉菌极性生长的可能机制,开展了以下研究:(1)明确了PKA途径对菰黑粉菌极性生长的必要性,外源cAMP显著影响菰黑粉菌单倍体极性生长、融合及菌丝极性生长,缺失UePKAC的菰黑粉菌单倍体长度显著变长,且无法融合形成菌丝;(2)多肽芯片分析确定了UeActin中2个可能的PKAC磷酸化位点,通过构建磷酸化位点的单一和共同点突变菌株,发现菰黑粉菌PKA途径不直接通过磷酸化Actin影响极性生长;(3)明确了9个CSs共同参与单倍体增殖和融合,且受到cAMP的影响,UeCS2.1、UeCS4.1、UeCS4.2、UeCS5.1和UeCS5.2等CSs基因参与菰黑粉菌单倍体极性生长;干扰F-Actin或Tubulin可以显著抑制CSs的极性运输;除UeCS1.1、UeCS1.2以及UeCS7.1外,其余6个几丁质合成酶可被运往囊泡中积累,且UeCS4.2、UeCS2.1可聚集于细胞顶端,UeCS5.1定位于细胞分裂过程中隔膜的两侧,MMD结构域在UeCS5.1运输过程中起重要作用,PKA途径通过特异性磷酸化调节UeCS5.1在细胞中的定位;(4)通过分离鉴定性亲和单倍体菌株、接种时间、接种方式等优化,成功建立了菰黑粉菌人工接种体系;(5)运用所构建的突变菌株侵染茭白幼苗后发现,CSs缺失未引起植株活性氧的显著变化;在植株体内,除UeCS4.1缺失菌株无法形成融合菌丝外,其余CSs缺失菌株均能形成菌丝,UeCS2.1、UeCS5.1、UeCS5.2、UeCS3.1和UeCS7.1缺失菌株侵染可引起植株防御反应,其中UeCS3.1和UeCS7.1缺失引起的防御反应更为强烈;UeCS2.1缺失显著降低菌丝细胞壁中的几丁质含量。项目共在DNA Research等期刊上发表论文10篇,其中SCI收录论文5篇,一级期刊4篇,授权发明专利1项,申请发明专利2项。本项目不仅阐明了菰黑粉菌PKA途径调节极性生长的内在机制,且相关研究结果和所建人工接种体系为菰黑粉菌与植株互
期刊论文列表
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Cloning and Characterization of Two MAPK Genes UeKpp2 and UeKpp6 in Ustilago esculenta.
黑粉菌两个 MAPK 基因 UeKpp2 和 UeKpp6 的克隆与表征
DOI:10.1007/s00284-018-1483-3
发表时间:2018-08
期刊:Current microbiology
影响因子:2.6
作者:Zhang Y;Ge Q;Cao Q;Cui H;Hu P;Yu X;Ye Z
通讯作者:Ye Z
DOI:--
发表时间:2016
期刊:长江蔬菜
影响因子:--
作者:曹乾超;张雅芬;崔海峰;叶子弘
通讯作者:叶子弘
DOI:10.1093/femsle/fnv087
发表时间:2015-06-01
期刊:FEMS MICROBIOLOGY LETTERS
影响因子:2.1
作者:Yu, Jiajia;Zhang, Yafen;Ye, Zihong
通讯作者:Ye, Zihong
DOI:10.1515/biolog-2017-0150
发表时间:2017-11
期刊:Biologia
影响因子:1.5
作者:Ye Zihong;Liu Junping;Jin Ye;Cui Haifeng;An Xinxin;Fu Xianshu;Yu Xiaoping
通讯作者:Yu Xiaoping
DOI:10.1590/s0102-053620160000100006
发表时间:2016
期刊:Horticultura Brasileira
影响因子:0.7
作者:Ye Zihong;Cui Haifeng;An Xinxin;Yu Xiaoping
通讯作者:Yu Xiaoping
食品安全评价关键技术研究与应用示范-畜禽水产品及制品安全评价关键技术研究与示范应用
- 批准号:2025C02125
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2025
- 负责人:叶子弘
- 依托单位:
茭白膨大肉质茎形成的调控机制
- 批准号:32011530117
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:260万元
- 批准年份:2020
- 负责人:叶子弘
- 依托单位:
新型碳代谢水稻与甲烷菌、稻瘟病菌及褐飞虱互作和利用研究
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:40万元
- 批准年份:2020
- 负责人:叶子弘
- 依托单位:
WOPR转录因子调控菰黑粉菌致病力的作用机制研究
- 批准号:31770828
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:叶子弘
- 依托单位:
茭白黑粉菌菌丝形态发生相关基因的克隆及功能分析
- 批准号:31000357
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:叶子弘
- 依托单位:
不同类型茭白的遗传差异及雄茭、灰茭形成机制研究
- 批准号:30940018
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:叶子弘
- 依托单位:
国内基金
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