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为应对胁迫环境,不同生物进化形成了既保守又高度分化的应答调控系统。高渗透压是常见的胁迫因子之一,生物体中有多种信号转导途径来适应渗透压胁迫环境。其中研究的比较透彻的,也是比较重要的一条信号转导途径是以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为对象,揭示了高渗透性甘油促分裂原激酶信号转导途径,即MAPK-Hog1途径调控渗透压适应的机理。本论文以昆虫病原真菌罗伯茨绿僵菌(Metarhizium robertsii)为对象,针对同源途径中的上游调控成分及下游转录因子,以及这条途径调控的靶基因展开了系统研究,揭示了MAPK-Hog1途径在罗伯茨绿僵菌应答胁迫环境及感染杀虫过程中的调控机理。 以酿酒酵母为对象的研究表明,MAPK-Hog1信号转导途径在细胞适应渗透胁迫过程发挥重要作用。在盐胁迫下,Ssk1对Hog1进行磷酸化修饰、引导Hog1入核。本研究克隆到罗伯茨绿僵菌中与Hog1和Ssk1同源的基因,分别命名为Mrhog1和Mrssk1。基因缺失等研究结果显示,同野生型相比,△Mrhog1和△Mrssk1突变株对渗透胁迫更为敏感。另外,敲除这两个基因也影响了真菌孢子的产量和孢子的萌发,以及在紫外胁迫和高温胁迫下的生长。Western blot实验结果显示,盐渗透胁迫下,MrHog1会被磷酸化,而Mrssk1基因缺失影响MrHog1的磷酸化以及细胞核定位。用家蚕幼虫进行生物测定表明,两个突变株的毒力与野生型相比明显下降,同时我们观察到这两个突变株的菌丝穿透宿主体壁的能力受到了一定的影响。 在裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)中,Atf1转录因子对细胞适应各种胁迫很重要,△Atf1突变株对各种胁迫更敏感。本研究克隆到罗伯茨绿僵菌中的Atf1同源基因,命名为Mratf1。MrAtf1定位于细胞核内,能形成二聚体,具有转录激活作用。渗透胁迫敏感试验结果显示,与野生型相比,△Mratf1突变株对各种渗透胁迫不敏感。同时我们观察到敲除Mratf1延迟了孢子的萌发。酵母双杂及Pull-down实验表明,MrHog1与MrAtf1蛋白之间存在相互作用,并且在渗透胁迫下,进入细胞核的MrHog1能磷酸化修饰MrAtf1。定量PCR实验表明,在渗透肋迫下,MrHog1与MrAtf1能调控一些离子通道编码基因的表达。同△Mrhog1和△Mrssk1类似,Mratf1基因缺失也显著影响了绿僵菌的杀虫毒力。 另外,我们发现△Mratf1突变株的孢子对过氧化氢胁迫更敏感,而△Mrhog1孢子的表型与野生型正好相反,对过氧化氢胁迫更不敏感。半定量PCR结果显示,在△Mratf1和△Mrhog1突变株中,孢子阶段特异性表达的过氧化氢酶MrcatA的表达受到了抑制,而菌丝和孢子阶段都表达的MrcatB及MrcatP却不受影响。过氧化氢酶活性胶实验也表明,在Mratf1和Mrhog1基因缺失突变株中检测不到MrCatA酶的条带。我们敲除了MrcatA和MrcatB以及得到了两个基因的双敲除突变株。氧化胁迫实验表明,MrCatA参与菌丝拮抗叔丁基氧化胁迫的应答调控,而MrCatB主要参与孢子抗过氧化氢胁迫的应答。 总之,本论文研究围绕MAPK-Hog1信号途径中的不同应答或调控因子,在罗伯茨罗绿僵菌中开展系列功能研究,证明了不同因子在胁迫应答和真菌致病过程中的作用与功能,促进了理解昆虫真菌的抗逆反应及致病机理。