转录因子FgPacC介导的铁平衡途径调控禾谷镰刀菌致病力的机制研究
批准号:
32072364
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
顾沁
依托单位:
学科分类:
植物病理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
顾沁
中文摘要
禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病及其产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)毒素严重威胁小麦丰收和农产品质量安全,解析病菌的致病机制对赤霉病的防控具有重要意义。研究发现,禾谷镰刀菌在侵染小麦过程中可感知寄主环境的碱化,调控病菌细胞内铁离子的平衡,进而抵御寄主产生的高铁胁迫,并成功侵染,但目前机制尚不清楚。项目前期研究发现响应pH的转录因子FgPacC负向调控铁吸收基因的表达,进而增强禾谷镰刀菌在碱性条件下对高铁胁迫的耐受力。蛋白激酶FgHal4会对FgPacC磷酸化修饰,影响其功能。这些结果表明FgPacC参与禾谷镰刀菌铁平衡调控过程。项目将进一步解析FgPacC调控铁平衡的分子机制,揭示FgHal4对FgPacC的磷酸化调控机理,阐明FgPacC介导的铁平衡途径在病菌致病过程中的生物学功能。预期结果将为真核生物铁平衡调控的研究提供新视点,为赤霉病的防控提供理论依据。
英文摘要
Fusarium head blight (FHB), predominately caused by Fusarium graminearum, is one of the most devastating diseases of wheat worldwide. Additionally, mycotoxins such as deoxynivalenol (DON) produced by the causal agent poses a serious threat to human health. In the preliminary study, we found that F. graminearum could sense host alkalization to regulate the fungal iron homeostasis, which protects the pathogen from plant-derived high iron levels and thus, increasing fungal infections. However, the underlying regulatory mechanism is largely unknown. In our previous study, we found that FgPacC, the key component of pH signaling pathway, negatively regulate the expression of iron uptake related genes, resulting the increased tolerance to extracellular high iron levels. Further study showed that FgPacC was phosphorylated by kinase FgHal4 in response to high extracellular iron levels. Based on these results, this project aims to uncover the regulatory mechanisms of FgPacC in iron homeostasis of F. graminearum, elucidate the molecular mechanisms of phosphorylation of FgPacC mediated by FgHal4 in responses to ambient pH, and investigate the biological functions of FgPacC-mediated iron homeostasis in fungal development and virulence. Results of this study will provide a novel insight for regulation of iron homeostasis in eukaryote cells and scientific basis for strategy of controlling FHB.
禾谷镰孢菌复合种引起的小麦赤霉病在我国频繁流行成灾,严重制约小麦安全生产麦赤霉病致病机制与防控技术研究,同时,赤霉病菌侵染小麦时产生的真菌毒素如DON造成人畜中毒,严重威胁食品安全。因此,开展小麦赤霉病致病机制与防控技术研究,对保障我国粮食丰收和农产品质量安全具有重要意义。赤霉病菌具备极强的环境适应能力,其成功侵入小麦细胞后,能够快速应答寄主细胞微环境多种胁迫压力,但具体机制尚不清楚。申请人发现赤霉病菌与小麦互作过程中,小麦会在质外体中大量积累亚铁离子以抵御赤霉病菌的侵染,基于上述赤霉病菌侵染阶段组蛋白甲基化图谱,发现病菌可通过H3K4me3 修饰介导碱化因子(RALF)大量表达,分泌到小麦质外体空间,靶向小麦受体激酶 FERONIA,抑制其介导的植物基础免疫,进而促进病菌侵染。同时,RALF 在质外体的大量积累会快速碱化小麦质外体环境,诱导病菌感知 pH的转录因子 FgPacC 从细胞质转移至细胞核,入核的 FgPacC 会结合组蛋白乙酰转移酶FgGcn5 的酶活结构域以抑制其酶活性,降低病菌组蛋白乙酰化修饰水平从而负调控病菌铁吸收基因的表达,进而介导病菌适应小麦高铁微环境。相关研究成果以第一/通讯作者发表在 Nucleic Acids Research与Plant Biotechnology Journal。基于上述创新发现,定向筛选酸化小麦微环境的生防芽胞杆菌,创制新型芽胞杆菌复合菌剂,其高效定殖在麦穗,激发寄主免疫,有效防控小麦赤霉病发生与真菌毒素污染,相关产品已累计推广应用 30 余万亩。基于申请人在理论创新与新型菌剂研发上的贡献,获浙江省自然科学一等奖(排4)和中国产学研合作创新成果二等奖(排3)。
转录因子NHP6介导的新型木聚糖酶基因BCG1组蛋白甲基化调控禾谷镰孢菌致病的机制研究
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批准号:32472535
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项目类别:面上项目
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资助金额:51.00万元
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批准年份:2024
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负责人:顾沁
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依托单位:
禾谷镰孢菌Rag GTPases对TOR信号途径的调控机制研究
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批准号:31601589
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2016
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负责人:顾沁
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依托单位:
国内基金
海外基金