雷帕霉素抑制禾谷镰刀菌DON毒素合成的机制研究
批准号:
32102241
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:
王静
依托单位:
学科分类:
植物化学保护
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王静
中文摘要
由禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病不仅引起严重的产量损失,病菌在感病麦粒产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)等镰刀菌毒素还严重威胁农产品的质量安全。探索既能防病又能控毒的小麦赤霉病防控技术是保障小麦安全生产的迫切需求。项目前期从麦田土壤中筛选到一株对禾谷镰刀菌的生长、致病及DON毒素合成有良好抑制作用的吸水链霉菌S89,鉴定其拮抗物质为雷帕霉素。研究雷帕霉素的防病抑毒机制发现,该天然活性物质作用于TOR信号途径,通过抑制TOR激酶活性,进而促进组蛋白乙酰转移酶Gcn5的降解。Gcn5介导的组蛋白乙酰化修饰是病菌DON毒素合成基因(TRIs)转录激活的前提条件。在此基础上,本项目进一步解析雷帕霉素促进病菌Gcn5蛋白降解、进而抑制DON毒素合成的分子机理,研究结果将为镰刀菌毒素合成调控及其防控提供新思路。
英文摘要
Fusarium graminearum is an important plant pathogen, causing Fusarium head blight (FHB) on various cereal crops. In addition to yield losses, mycotoxins such as deoxynivalenol (DON) produced by F. graminearum in infested grains poses a serious threat to the quality and safety of agricultural products. Therefore, it is necessary to develop novel environmental-friendly strategies against both FHB and mycotoxins. In the early stage of this project, we identified the Streptomyces hygroscopicus S89, which can inhibit the fungal growth, virulence and DON production of F. graminearum. Our results showed that an active antifungal compound rapamycin secreted by the bacteria directly inhibited the kinase activity in TOR pathway and further promoted the degradation of acetyltransferase Gcn5. Proper histone acetylation mediated by Gcn5 is required for the transcription activation of DON biosynthesis genes (TRIs). We will further explore the mechanisms of rapamycin treatment in promoting the degradation of Gcn5 protein and inhibiting the synthesis of DON toxin. The expected results will provide theoretical support for the application of rapamycin against DON.
项目前期发现一株来源于小麦生境的吸水链霉菌S89通过其活性物质雷帕霉素抑制禾谷镰刀菌的生长、致病和DON毒素合成过程。初步实验数据表明雷帕霉素可以促进禾谷刀菌中关键乙酰转移酶Gcn5经泛素-蛋白酶体的降解,降低其对自噬蛋白Ata8的乙酰化修饰,促进Atg8的细胞核输出和自噬起始,干扰病菌的自噬稳态,进而抑制病菌的生长、致病及DON毒素的合成。在诱导毒素合成的条件下,毒素合成基因(Tris)的激活表达是DON毒素合成的必要前提,尽管许多转录调控元件被发现参与调控毒素合成基因的表达,但其具体机制尚不清楚。项目研究发现,在诱导毒素合成条件下,乙酰转移酶Gcn5所在的SAGA复合体会被禾谷镰刀菌中的先锋型转录因子StuA招募到毒素合成基因簇中的转录因子Tri6的启动子区,通过调节Tri6启动子区的组蛋白乙酰化修饰,激活转录因子Tri6的转录,转录因子Tri6再激活其他毒素合成基因的表达。在细胞中还平行存在一条与响应营养的雷帕霉素信号途径对应的能量响应AMPK/Snf1信号通路,项目研究发现禾谷镰刀菌中Snf1可以直接磷酸化修饰MAPK激酶Hog1,控制其响应渗透胁迫或者化学药剂咯菌腈的细胞核输出/入过程,进而影响DON毒素的合成。项目解析了雷帕霉素通过影响禾谷镰刀菌的乙酰化修饰控制病菌DON毒素合成的机制,项目为未来雷帕霉素及其类似物在农业真菌病害控制方面的应用提供了理论支撑,也为未来开发靶向禾谷镰请稍关键乙酰转移酶或者自噬途径来防治小麦赤霉病提供了新的研究方向。
网格蛋白调控禾谷镰刀菌DON毒素合成和转运的机制研究
-
批准号:--
-
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:王静
-
依托单位:
国内基金
海外基金