稻瘟菌单氧酶Acp1抑制水稻抗稻瘟病的分子机制
批准号:
32102160
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
张鑫
依托单位:
学科分类:
植物病理学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
张鑫
中文摘要
稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)是危害水稻安全生产的最主要病害之一,它与寄主长期博弈中进化出多种毒性因子来抑制植物的抗病反应。稻瘟菌单氧酶基因作为毒性因子对于稻瘟菌致病力至关重要。本研究对不同稻瘟菌小种测序发现,编码该基因中特定碱基的突变,造成不同小种间存在编码两个具有相同ABM结构域的蛋白 (Abm和Acp1)。Abm已被报道参与羟基化植物茉莉酸 (JA) 进而抑制植物抗病反应,而Acp1的生化功能还未明确。本研究初步发现Acp1与Abm不同,可以结合血红素 (Heme) 而不结合JA,并抑制水稻ROS反应的发生。基于此,本项目拟解析Acp1的晶体结构,分析结构特征,并结合生化和体内遗传实验明确其生化功能,阐明Acp1与Abm功能差异的结构机制。本项目将阐明单氧酶Acp1在稻瘟菌致病过程中发挥作用的分子机理以及在稻瘟菌中变异的进化机制,并为绿色农药设计提供重要的结构基础。
英文摘要
Magnaporthe oryzae is one of the most important diseases that threats the safety of rice production. During the long-term race between rice blast and its host, fungus have evolved diversity virulence factors to suppress the plant resistance. The monooxygenase gene as a virulence factor plays a vital role in the pathogenicity of M. oryzae. It is found by the genome sequencing of different M. oryzae races that the mutation in the gene encoding monooxygenase results in the expression of two proteins (Acp1 and Abm) containing the ABM domain. Abm has been reported in the hydroxylation of jasmonic acid in plants to inhibit plant resistance, while the biochemical mechanism of Acp1 remains elusive. Here, we find that Acp1 protein different from Abm can bind Heme but not JA, and inhibit the plant ROS reaction. Based on that, we will determine the crystal structure of Acp1, analyze the structural features with biochemical and genetic assays in order to verify its biochemical functions, and clarify the structural mechanism of the functional difference between Acp1 and Abm. Taken together, this study will clarify the molecular mechanism of the fungal monooxygenase Acp1 involved in the pathogenesis of M. oryzae and also provide an important structural basis for the green fungicide design.
稻瘟病是危害水稻安全生产的重要病害。稻瘟菌在侵染水稻过程中分泌多种毒性效应蛋白抑制水稻免疫反应。稻瘟菌分泌的单氧酶作为毒性效应蛋白对于稻瘟菌致病力至关重要。因此,解析其结构与功能,对防控稻瘟病具有重要意义。本研究对南北方地区的稻瘟菌小种测序发现,编码该基因由于单个碱基突变造成不同小种转录出两个不同功能的致病蛋白 Abm和Acp1,籼稻分离的稻瘟菌分泌短的转录本Abm,而粳稻分离的稻瘟菌分泌长的转录本Acp1,揭示了稻瘟菌侵染籼粳稻分泌单氧酶的变异机制;利用晶体学方法解析了Acp1与PPIX的复合物晶体结构,阐明了Acp1与底物的结合和催化机制,结合突变体生化功能分析,明确了Acp1具有Heme降解酶活性;此外,P131、敲除体KoAcp1以及回补Acp1突变体的稻瘟菌接种水稻表型分析发现Acp1对稻瘟菌致病力起到关键作用,并增强稻瘟菌对过氧化氢的耐受性;Acp1主要定位于BIC上并抑制水稻ROS反应的产生。基于以上研究结果,本项目阐明了单氧酶Acp1在不同稻瘟菌小种中变异的进化机制,基于结构明确了Acp1生化功能及调控致病的分子机理,为筛选绿色杀菌剂和设计新的抗病基因提供重要的结构基础。
CLIC5调节猪骨骼肌葡萄糖代谢的分子机制与营养调控研究
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批准号:32372898
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:张鑫
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依托单位:
母猪日粮中添加肌醇对仔猪骨骼肌发育的影响及其机制
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:30万元
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批准年份:2021
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负责人:张鑫
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依托单位:
母猪日粮中添加肌醇对仔猪骨骼肌发育的影响及其机制
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批准号:32102555
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项目类别:青年科学基金项目(C类)
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2021
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负责人:张鑫
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依托单位:
国内基金
海外基金