黄曲霉菌是自然界中常见的一种病原丝状真菌,极易侵染众多的农作物,给农业生产带来巨大的经济损失。黄曲霉菌产生的黄曲霉毒素是目前发现的毒性和致癌性最强的次级代谢产物,对动物和人类健康造成极大的威胁。因此,通过对黄曲霉菌产毒基因系统全面地研究,将有助于更好地阐明黄曲霉毒素合成的调控机制,为黄曲霉的防控奠定重要理论基础。虽然黄曲霉菌基因组注释工作已经完成,相关的产毒基因簇也被揭示,但是基因组注释的精准度并没有得到验证,关于毒素的合成、转运以及分泌相关的通路并未完全阐明,很多关键通路中的基因也并未被发现。因此,本研究基于蛋白质基因组学的研究策略,对黄曲霉菌基因组进行了系统全面地重注释,并对新发现的磷酸肌醇激酶(Fab1)的功能进行了系统研究。首先,采用蛋白质基因组学的研究方法对黄曲霉菌的基因组进行了高质量的重新注释。在严格的全局假发现率(FDR<1%)控制策略下,精准鉴定到8724个预测的蛋白编码基因,为这些基因在蛋白质层面的表达提供了重要的编码证据。进一步对未鉴定到的基因深入分析发现,黄曲霉菌基因组中存在3279个预测的编码基因并不具有编码基因的特点,可能属于非编码基因。此外,通过蛋白质基因组学分析,还鉴定到732个新的蛋白编码基因,这些基因在之前的基因组注释中并没有被注释到;校正了188个已注释编码基因的结构;并鉴定到269个发生可变剪切的编码基因和447个发生点突变的编码基因。最后,通过功能注释发现,这些新基因可能参与调控了黄曲霉菌的胁迫响应机制与黄曲霉毒素的合成。以上研究结果表明,黄曲霉菌中蛋白编码基因的注释并不完善,存在较多注释错误的蛋白编码基因和未发现的蛋白编码基因,本研究对黄曲霉菌基因组重新注释,可为黄曲霉菌产毒机制研究提供重要的资源和新的研究方向。本研究利用蛋白质基因组学的数据,对黄曲霉菌中的蛋白质翻译后修饰进行了系统性分析。通过开放式检索方法,在黄曲霉菌中鉴定到6147个发生翻译后修饰的蛋白;进一步利用限定式的检索方法,在未使用任何特殊的富集策略情况下,我们大规模的鉴定到了24种不同种类的蛋白质翻译后修饰类型,提示黄曲霉菌蛋白质组中存在多种多样的翻译后修饰现象。功能注释结果表明,这些翻译后修饰蛋白广泛分布于代谢通路、次级代谢途径以及毒素代谢途径中。此外,western-bot结果显示,这些复杂的蛋白质翻译后修饰在不同的生长和处理条件下会发生动态变化。这些研究结果表明,黄曲霉菌中不仅存在复杂的蛋白质翻译后修饰现象,这些翻译后修饰可能参与调控细胞内众多的生物学过程并在细胞的逆境适应中发挥着重要的调控作用。基于以上基因组重注释与功能分析的结果,在黄曲霉菌中鉴定到一个能够编码磷酸肌醇激酶(Fab1)的新基因,并对该基因的功能进行了系统深入地研究。研究显示,fab1基因的缺失将导致黄曲霉菌的生长与致病性产生明显缺陷,且无法形成孢子和菌核。Δfab1敲除株也无法产生黄曲霉毒素,这与Δfab1敲除株中黄曲霉毒素合成相关基因的表达水平下调一致。此外,fab1基因的缺失还将导致胞内和液泡中的p H发生显著变化,以及细胞内金属离子的稳态发生显著变化。通过构建带有绿色荧光标签的Fab1融合蛋白,研究Fab1蛋白的亚细胞定位,结果显示Fab1蛋白位于黄曲霉菌的液泡膜中,且Δfab1敲除株的液泡变得巨大,占据了整个细胞空间。进一步利用蔗糖密度梯度离心法,成功将胞浆和液泡组分进行了有效分离,研究发现,Δfab1敲除株的液泡中也几乎不产生任何黄曲霉毒素,该结果表明,Fab1在维持液泡稳态与黄曲霉毒素合成方面发挥着重要的调控作用。为了进一步探讨Fab1调控黄曲霉菌毒素合成的分子机制,本研究开展了基于TMT标记的定量蛋白质组学的研究,共定量到3821个蛋白,289个蛋白表达显著差异,其中163个蛋白表达显著上调,126个蛋白表达显著下调。功能注释结果显示,大部分差异蛋白参与了代谢、合成、转运以及胁迫相关通路,且定位于液泡、内质网、高尔基体、过氧化物酶体、质膜、胞外以及胞浆中。代谢通路分析结果表明,Fab1调控的蛋白与黄曲霉菌生长发育、毒素合成、转运以及分泌相关。这些研究表明Fab1能够通过影响液泡的功能,调控众多代谢通路相关基因的表达,从而影响黄曲霉毒素的合成与分泌。综上所述,本研究利用蛋白质基因组学方法,对黄曲霉菌的基因组进行了高质量的重注释,绘制了黄曲霉菌蛋白质组精细图谱。并对新发现的Fab1功能进行了研究,系统深入地揭示了Fab1蛋白在黄曲霉菌生长发育、毒素合成以及致病性等过程发挥着重要的作用。这些研究不仅为农作物黄曲霉毒素的防控提供了重要的理论基础和新的研究方向,还为研究其它真菌中Fab1蛋白的功能提供了理论依据。