稻瘟病菌中蛋白激酶MoCK2参与附着胞极性生长影响致病性的初步探索
批准号:
32060597
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
张连虎
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:
张连虎
中文摘要
稻瘟病菌附着胞极性再生是侵染栓形成并导致致病性产生的前提,受到sln1-septin-exocyst的调控,并且这些蛋白在附着胞底部可聚集形成环状结构。本课题前期发现蛋白激酶MoCK2在附着胞中也形成CK2-HRS环状结构,而且与septin环状结构近似于垂直,且出现具有时间先后顺序。基于此,本项目试图解析MoCK2参与附着胞的极性再生,调控侵染栓形成,影响病原菌致病性。拟开展下述研究:(1)观测Δsep3和Δexo70突变体中MoCK2的定位变化,解析sln1-septin-exocyst- MoCK2调控途径;(2)通过pull-down,转录组分析和蛋白磷酸化差异分析筛选MoCK2互作蛋白,并通过酵母双杂交和CO-IP的方式验证;(3)解析互作蛋白功能,完善MoCK2调控网络途径。通过本项目研究,初步理解MoCK2在病原菌致病性产生过程中的作用,为深入开展病害防控提供理论指导。
英文摘要
The re-establishment of polarized growth in appressorium is necessary for the penetration peg formation to cause the pathogenicity in rice blast fungus, Magnaporthe oryzae. This re-establishment is regulated by the sln1-septin-exocyst which can assemble at the bottom of appressorium to form the ring structure. Our preamble research found that the protein kinase MoCK2 can also assemble a ring structure, named CK2-HRS, in the appressorium. The CK2-HRS is perpendicular to the septin-ring structure. What’s more, the formation of CK2-HRS is later than the septin-ring structure presence. Based on these phenomena, we want to elucidate the function of MoCK2 in the re-establishment of polarized growth in appressorium, to regulate the penetration peg formation and to affect the pathogenicity of M. oryzae. The following studies are proposed: (1) detecting the localization of MoCK2 in the Δsep3 and Δexo70 deletion mutant to explain the sln1-septin-exocyst- MoCK2 pathway; (2) screening the proteins interacting with MoCK2 through the pull-down, transcriptome analysis and protein phosphorylation, and verification by the yeast-two -hybrid and CO-IP; (3) analyzing the function of MoCK2- interacting proteins to improve the MoCK2 network. The purpose of our research is understanding the role of MoCK2 in the pathogenicity formation so as to give some theoretical guidance for the agricultural disease control.
本项目重点探究稻瘟病菌中蛋白激酶MoCK2响应附着胞极性再生,进而调控致病性产生的内在机制。蛋白激酶MoCK2属于真核生物里高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶,其为包含两个催化亚基和两个调节亚基的四亚基复合体。在稻瘟病菌中,该激酶复合体的催化亚基由基因MGG_03696(MoCKa)编码,两个调节亚基分别由基因MGG_00446(MoCKb1)、MGG_05651(MoCKb2)编码。功能研究显示,MoCKa无法被敲除,敲除会出现致死现象;而MoCKb1和MoCKb2能够被敲除从而得到突变体b1、b2。突变体b1、b2表现出严重的表型缺陷,例如生长速度减缓、产孢量大幅减少以及致病性丧失等情况。这表明蛋白激酶MoCK2在稻瘟病菌中起着重要的作用。定位实验显示,MoCK2主要存在于隔膜孔附近以及细胞核(尤其是核仁内)。并且,在附着胞中,MoCK2的定位会随着附着胞的成熟而发生改变。在附着胞刚开始形成时,MoCK2定位于细胞核。12小时之后,MoCK2会在附着胞胞质中形成一个CK2-HRS环状结构,该结构与附着胞底部的Septin环状结构近乎垂直。而在b1、b2突变体的附着胞中,CK2-HRS环状结构遭到破坏。在Δsep3和Δexo70突变体的附着胞中,CK2-HRS环状结构同样被破坏,这表明CK2-HRS环状结构对附着胞的极性再生信号有所响应,从而影响了附着胞的侵染过程。为深入探究蛋白激酶MoCK2的功能,我们运用多组学研究手段。通过转录组学与蛋白组学分析发现,MoCK2缺失会致使病原菌细胞能量代谢紊乱,进而影响线粒体功能。此外,依据蛋白组学和磷酸化蛋白组学可知,MoCK2的缺失会影响核糖体生物合成,造成细胞蛋白质缺乏;同时,由于MoCK2是细胞信号转导的核心元件,其缺失还会使大量蛋白的磷酸化程度紊乱,扰乱信号转导过程。上述研究结果表明蛋白激酶MoCK2在稻瘟病菌中具有重要功能。
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