Morak1调控稻瘟病菌生长发育的分子机制

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稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)是水稻生产上最具毁灭性的致病真菌,由它引起的稻瘟病每年可对全球水稻种植造成10-20%的产量损失。在侵染循环中,细胞壁的完整性和分生孢子的附着能力是影响稻瘟菌侵染的两个关键因素,决定了病害的发生与流行程度,因此,揭示以上两个生长发育过程的分子机制对有效防控稻瘟病十分重要。激活的蛋白激酶C受体(RACK1)在真菌生长发育中具有重要的调控作用。本研究使用酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)中Asc1的氨基酸序列对稻瘟病菌全基因组数据库进行BLASTP,找到一个同源性较高的蛋白编码基因MGG04719。结构域预测表明,该蛋白由七个WD40重复序列组成,这与哺乳动物中的RACK1十分相似。将MGG04719互补至酵母Asc1突变体中能够部分恢复突变体的高温生长缺陷,表明MGG04719是酵母Asc1的同源物,因此将该基因命名为Morak1。研究表明,Morak1定位在细胞质,在分生孢子阶段及侵染初期大量表达。通过将构建的Morak1敲除载体转入稻瘟病菌Guy11中,获得敲除突变体Morak1-2和Morak1-3。研究发现,Morak1突变体生长缓慢,对氧化胁迫表现敏感;突变体在无性阶段的分生孢子产量明显降低,孢子形态发生改变,但其有性生殖不受影响。附着性试验表明,突变体的表面附着能力显著降低,孢子顶端黏质物(STM)分泌减少。本研究还发现,Morak1突变体的细胞壁发育存在缺陷,对细胞壁胁迫因子表现敏感;突变体的附着胞内不能产生足够的膨压以穿透植物表皮细胞及定殖于寄主体内,最终导致致病性的减弱。综上所述,本研究在稻瘟病菌中发现了一个编码RACK1的基因MGG04719,将其命名为Morak1。研究发现,Morak1参与调控稻瘟病菌的生长发育、无性繁殖、细胞壁完整性、表面附着性及致病性等生物学过程,这为进一步研究RACK1蛋白在真菌中的功能保守性提供新的证据。
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