稻瘟病菌过氧化物酶体增殖关键因子PEX11家族的构成及调控机制研究
批准号:
31470249
项目类别:
面上项目
资助金额:
82.0 万元
负责人:
王教瑜
依托单位:
学科分类:
病原真菌学与其他微生物
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙国昌、柴荣耀、张震、邱海萍、李玲、刘毛欣、陈海莉、李冬梅、A·F·Justesen
中文摘要
稻瘟病菌的侵染依赖孢子贮藏脂肪的迅速转化。作为脂肪代谢的主要场所,过氧化物酶体(P)的产生与增殖对致病性至关重要。项目组曾对稻瘟病菌P产生机制开展研究,而P增殖机制未有报道。PEX11家族是调控P增殖的关键因子,不同物种中该家族构成与功能不同,真菌中尤不明确。通过序列分析,我们发现稻瘟病菌中有3个可能的该家族成员,并分别获得了单、双及三敲除突变体。本项目拟在上述基础上,通过表型分析,结合基因表达、蛋白定位及酵母互补等方法明确这3个基因:1,是否定位于P;2,是否与酵母PEX11同源;3,表达动态是否与P数量及P代谢相关;4,对P增殖、动态、相关生化代谢、病菌形态发育及致病性的作用;5.上下游基因及调控。从而确定稻瘟病菌PEX11家族的构成,并揭示其在P增殖及病菌致病过程中的作用及机制。本研究对稻瘟病菌致病机理与真菌P增殖机制的研究都具有重要意义,并可能为病害防治提供药物靶点。
英文摘要
The appressorium-mediated infection of the rice blast fungus Magnaporthe oryzae accompany with the rapid degradation and coversion of the spore-stored lipids. As the main organelles of lipid metabolism, peroxisomes proliferate rapidly to adapt the situation during the pre-penetration phase. The genes in PEX11 family are key factors regulating peroxisome proliferation. But to date, the numbers and roles of the PEX11s are obscure in M. oryzae. By sequence similarity, three possible PEX11 members in M .oryzae genome were detected. Using the gene disruption strategy, we obtained their single-deleted, double-deleted and triple-deleted mutants. The aim of the present project is to clarify which is/are the true membrane(s) of PEX11s in M. oryzae, and explore their roles and functional details in peroxisomal proliferation and fungal infection. We will investigate in this project: 1st, which genes are localized in peroxisomes of M. oryzae by using fluoresent fusion assay; 2nd, which genes are highly expressed during peroxisomal proliferation; 3rd, which genes can restore the Δpex11 mutant of Saccharomyces cerevisiae via cross-complementation; 4th, what roles are executed by these genes in peroxisomal proliferation, peroxisomal metabolism (e.g. lipid metabolism and ROSs degradation), fungal development and host invasion by phenotypic analysis; and 5th, what are their related genes upstream or downstream by using quantitive PCR, BIFC and yeast two-hybrid strategies. The results of this research will be helpful to better understand the PEX11 family and peroxisomal proliferation mechanism in filamentous fungi, and as well provide possible gene targets for new pesticide screening.
过氧化物酶体的产生与增殖在稻瘟病菌致病过程中起着重要作用。PEX11家族是调控过氧化物酶体增殖的关键因子,在植物病原菌中研究较少。本项目利用基因敲除结合基因表达分析、基因定位分析、基因互作分析等基因功能分析策略,对稻瘟病菌中过氧化物酶体增殖关键因子PEX11家族的3个可能成员开展研究,从而确定稻瘟病菌PEX11家族的构成,并揭示其在过氧化物酶体增殖及病菌致病过程中的作用及机制。.首先,我们利用基因替换获得了3个目标基因(MoPEX11A、MoPEX11B、MoPEX11C)的单敲、双敲、三敲突变体,恢复转化子以及基因过表达菌株。通过对突变体的全面分析,结合基因表达与调控研究,明确了3个基因在稻瘟病菌过氧化物酶体增殖、生长发育及致病过程中的功能及作用机制。研究结果表明,MoPEX11A与MopPEX11C定位于过氧化物酶体上,而MoPEX11B可能定位于细胞内膜系统。MoPEX11A的敲除导致过氧化物酶体数量变少、体积增大,而MoPEX11B与MoPEX11C的敲除对过氧化物酶体数量无影响,表明MoPEX11A对稻瘟病菌过氧化物酶体增殖至关重要。此外,在伏鲁宁体形成过程中,MoPEX11A基因还影响伏鲁宁体从过氧化物酶体的脱离过程。过氧化物酶体增殖过程的缺陷,导致MoPEX11A突变体中脂肪利用、活性氧降解、细胞壁合成等过氧化物酶体相关代谢发生紊乱,进一步造成病菌在孢子萌发、附着胞形成、寄主细胞侵入等一系列缺陷,最终导致致病性的大幅度降低。同时,MoPEX11A与MoPEX11C的过表达均可导致过氧化物酶体膜的过度延长而无法分裂。这些结果表明,3个基因中,MoPEX11A是调控稻瘟病菌过氧化物酶增殖的关键基因,同时MoPEX11C可能起着辅助作用。在此基础上,我们还在原研究计划的基础上进行了适当深入和拓展。本项目发表相关论文12篇,其中SCI论文(IF>3)6篇。.上述结果是PEX11家族基因在植物病原真菌中的首次研究,对于过氧化物酶体增殖机制和稻瘟病菌致病机理研究都具有重要意义,同时可能为以该基因为靶点的药物筛选和病害防控提供参考。
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Quantitative proteomic analyses reveal that RBBI3.3, a trypsin inhibitor protein, plays an important role in Magnaporthe oryzae infection in rice
定量蛋白质组学分析表明,胰蛋白酶抑制剂蛋白 RBBI3.3 在水稻稻瘟病感染中发挥重要作用
DOI:
10.1007/s10725-018-0435-z
发表时间:
2018-12-01
期刊:
PLANT GROWTH REGULATION
影响因子:
4.2
作者:
[Cui, Shujian, Wang, Jiaoyu, Liang, Jiansheng]
通讯作者:
Liang, Jiansheng
Identification and characterization of the peroxin 1 gene MoPEX1 required for infection-related morphogenesis and pathogenicity in Magnaporthe oryzae.
稻瘟病菌感染相关形态发生和致病性所需的过氧化物酶 1 基因 MoPEX1 的鉴定和表征
DOI:
10.1038/srep36292
发表时间:
2016-11-08
期刊:
Scientific reports
影响因子:
4.6
作者:
[Deng S, Gu Z, Yang N, Li L, Yue X, Que Y, Sun G, Wang Z, Wang J]
通讯作者:
Wang J
DOI:
--
发表时间:
2018
期刊:
浙江农业学报
影响因子:
--
作者:
[冯晓晓, 李海娇, 李玲, 王教瑜, 林福呈, 卢建平]
通讯作者:
卢建平
Application of the Fluorescent Dye BODIPY in the Study of Lipid Dynamics of the Rice Blast Fungus Magnaporthe oryzae.
荧光染料BODIPY在稻瘟病菌脂质动力学研究中的应用
DOI:
10.3390/molecules23071594
发表时间:
2018-06-30
期刊:
Molecules (Basel, Switzerland)
影响因子:
--
作者:
[Wang J, Guo X, Li L, Qiu H, Zhang Z, Wang Y, Sun G]
通讯作者:
Sun G
DOI:
--
发表时间:
2018
期刊:
中国细胞生物学学报
影响因子:
--
作者:
[郭晓宇, 李玲, 董波, 王教瑜, 柴荣耀, 张震, 毛雪琴, 邱海萍, 郝中娜, 王艳丽, 孙国昌]
通讯作者:
孙国昌
共 12 条
真菌特有的Peroxin蛋白PEX8调控稻瘟病菌过氧化物酶体基质蛋白导入与释放的分子机制
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批准号:32470202
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2024
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负责人:王教瑜
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依托单位:
一个新的稻瘟病菌致病基因MoDEAD1的生物学功能与作用机制研究
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批准号:31170136
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:王教瑜
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依托单位:
稻瘟病菌MgPEX5与MgPEX7基因的表达与作用机制研究
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批准号:30900933
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2009
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负责人:王教瑜
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依托单位:
国内基金
海外基金