香蕉枯萎病菌‘热带4号’小种翻转酶家族的生物信息学分析

由尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f. sp. cubense, Foc)引起的香蕉枯萎病威胁着中国的香蕉产业,其中‘热带4号’生理小种(Foc tropical race 4, FocTR4)危害最大。胞外水解酶与效应蛋白是Foc重要的致病因子,它的分泌与膜运输系统密切相关,而翻转酶通过调控膜上的磷脂平衡来参与膜运输系统的调控。本研究以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)翻转酶家族氨基酸序列为材料,比对鉴定到FocTR4的翻转酶家族,对其进行生物信息学分析。结果表明:(1)通过蛋白进化树分析发现FocTR4具有5个翻转酶成员,分别位于4个亚组内,其中C亚组具有2个同源翻转酶。(2) FocTR4翻转酶家族C端磷脂转移酶功能域均为疏水性的,且相对保守。(3) FocTR4翻转酶家族除质膜定位以外,FocTR4DnfA与FocTR4DnfB还会定位于内质网,FocTR4DnfD还会定位于高尔基体。(4)在FocTR4和Foc1 (Foc race 1)翻转酶家族中,2个C亚组成员功能域区域发生了变异。本研究为进一步研究FocTR4翻转酶的生物学功能提供了科学依据,也为其它真菌翻转酶的研究提供了参考。

尖孢镰刀菌番茄专化型中SNARE蛋白FolSso1的功能分析

SNARE(Soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)蛋白保守存在于丝状真菌中,在膜泡转运的过程中起着关键的作用。番茄枯萎病是由尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici,Fol)引起的,严重威胁着番茄的生产。我们使用反向遗传学的方法来研究番茄枯萎病菌中SNARE蛋白FolSso1的功能,实验结果发现FolSSO1的基因缺失突变体菌丝生长速率降低,且产孢数量减少。另外,FolSSO1基因的缺失导致突变体相较于野生型菌株对细胞壁压力与细胞膜压力更加敏感。然后,在番茄果实和番茄植株的致病性实验中,我们发现FolSSO1的缺失并没有引起Fol致病性显著的变化。综上所述,本研究发现FolSSO1可以调控Fol营养生长,繁殖和对环境压力的响应过程,然而对Fol的致病过程并没有显著的调控作用。

禾谷镰刀菌中磷脂酰肌醇转运蛋白功能分析

磷脂酰肌醇转运蛋白(phosphatidylinositol transfer protein,PITP)保守存在于真核生物中,负责膜系统中磷脂酰肌醇和磷脂酰胆碱的转运,参与胞内的脂类信号调控过程。由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的小麦赤霉病严重威胁粮食产量和食品安全,而在禾谷镰刀菌的研究中发现磷脂信号网络中的关键元件参与病原菌致病过程的调控。我们利用基因敲除的方法对禾谷镰刀菌中PITP家族的功能进行分析,在禾谷镰刀菌中鉴定了7个PITP蛋白的编码基因,并成功获得了其单敲除突变体。通过表型分析发现,这7个基因的单敲除突变体在营养生长、无性及有性生殖和致病性方面与野生型菌株并无明显差异。研究结果表明:1)禾谷镰刀菌中的PITP基因并不是看家基因;2)不同PITP基因之间可能存在功能冗余;3)丝状真菌中PITP的生理功能与酵母中的PITP存在显著差异。

尖孢镰刀菌番茄专化型中APSES转录因子FolStuA的功能分析

APSES转录因子保守存在于子囊真菌中,其中Stu A同源蛋白在真菌营养生长,孢子形成和次生代谢过程中发挥着重要的调控作用。由尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusarium oxysporum f.sp.lycopersici)引起的番茄枯萎病严重威胁番茄生产尤其是保护地栽培。我们通过基因敲除的方法对尖孢镰刀菌番茄专化型中转录因子Fol Stu A进行功能分析,发现FolSTUA在病原菌的分生孢子阶段表达量最高,而在侵染初期表达量下降。通过对野生型、FolSTUA基因缺失突变体和基因回补菌株进行表型分析,我们发现FolStuA定位于细胞核参与调控病原菌营养生长、小孢子的形成、菌丝融合及致病过程。而在尖孢镰刀菌甜瓜专化型(F.oxysporum f.sp.melonis)的研究中发现StuA的同源蛋白并不影响小孢子的产量和致病过程。研究结果表明在尖孢镰刀菌不同的寄主专化型菌株中,转录因子StuA的功能存在分化。