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玉米大斑病(Northern corn leaf blight)作为一种重要的真菌性病害,长期威胁着玉米的生产。目前研究发现,由G蛋白介导的cAMP、MAPK以及Ca2+信号转导途径对于植物病原真菌的生长、发育以及致病性等多方面发挥着重要的调控作用。PP2A是生物体内主要的Ser/Thr蛋白磷酸酶,位于信号转导通路的下游,并与多种蛋白激酶相互配合,通过磷酸化和去磷酸化的方式参与调节多条信号转导通路。本试验室前期已通过基因敲除技术获得了StPP2A-c基因的缺失突变体,初步研究发现,StPP2A-c基因负调控分生孢子的形成以及黑色素的合成。为进一步明确该基因的功能以及调控机制,本研究构建了StPP2A-c基因的回复载体,通过原生质体转化获得了该基因的回复突变体;并对大斑刚毛座腔菌野生型菌株以及△StPP2A-c突变体进行了转录组测序分析。此外,为了分析StPP2A与3条主要的信号转导途径之间的关系,本研究还在△StPP2A-c突变体的基础上,对MAPK信号通路中MAPK激酶以及Ca2+信号通路中钙调素(CAM)、钙调磷酸酶(CaN)和钙调素依赖性蛋白激酶(CaMKs)进行了Real-time PCR分析。结果如下:1、在引起玉米大斑病的致病真菌大斑刚毛座腔菌中,StPP2A-c基因负调控分生孢子的形成以及黑色素的合成,该基因的缺失导致分生孢子的萌发以及附着胞形成明显滞后,并对氧胁迫敏感。2、转录组测序发现,StPP2A-c基因的缺失导致791个基因的表达存在明显差异,其中323个基因明显上调,468个基因明显下调,且由这些基因所编码的蛋白多数为未知功能的蛋白,其余为水解酶家族和糖基转移酶家族相关蛋白,主要参与色氨酸代谢通路的调节。3、利用生物信息学方法在大斑刚毛座腔菌的基因组中还发现了4个CaMK基因,分别命名为CAK1、CAK2、CAK3和CAK4。并利用Real-time PCR技术,对所确定的CaMK基因在分生孢子发育形成侵染结构的过程中不同阶段进行相对表达量分析,CAK2和CAK3表达较活跃,各时期表达水平均接近或高于0 h,诱导6 h和24 h时,表达显著上调(p<0.05);CAK1和CAK4则在各时期表达水平均显著低于0 h(p<0.05)。4、以大斑刚毛座腔菌野生型、△StPP2A-c突变体以及回复突变体为基础,对MAPK激酶(STK1、STK2、STK3)以及钙调素(CAM)、钙调磷酸酶(CaN)、钙调素依赖性蛋白激酶(CaMKs)进行Real-time PCR分析。研究发现,StPP2A-c基因的缺失对CaMK中CAK3和CAK4基因的表达基本无影响,而其他基因的表达均明显上调,并且STK1、CAM、CNB、CAK1以及CAK2表现极显著上调(p<0.05)。