小麥是我國近半數(shù)人口的主糧,其產(chǎn)量和品質(zhì)直接關(guān)系到我國的糧食和食品安全。目前,以禾谷鐮刀菌為優(yōu)勢種的鐮刀菌復(fù)合種群引起的小麥赤霉病,已成為影響小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的最重要病害之一。同時,赤霉病菌在侵染小麥時會產(chǎn)生DON毒素(Deoxynivalenol,脫氧雪腐鐮刀菌烯醇)等多種真菌毒素,嚴重威脅食品安全。深入解析赤霉病菌侵染和DON毒素合成調(diào)控的分子機制,將為研發(fā)既能防治赤霉病害又能抑制DON毒素的新型殺菌劑提供重要理論基礎(chǔ)。cAMP(Cyclic Adenosine Monophosphate,環(huán)腺苷酸)信號途徑在病原真菌致病中起著重要調(diào)控作用。前期研究已報道,cAMP途徑中的腺苷酸環(huán)化酶(Adenylate Cyclase,AC)和GTPase Ras2對赤霉病菌的致病和DON合成起正調(diào)控作用。但目前為止,途徑中調(diào)控RasGTPase活性的鳥苷酸交換因子(Guanine Nucleotide Exchange Factors,GEFs)尚未鑒定,其生物學(xué)功能未知。本研究從禾谷鐮刀菌基因組中鑒定到兩個編碼RasGEFs的基因,FgCDC25和FgSDC25,利用遺傳學(xué)、生物化學(xué)等方法分析了其在禾谷鐮刀菌致病、產(chǎn)毒及抗脅迫等過程中的生物學(xué)功能。研究結(jié)果表明:(1)FgCdc25與FgRas2直接互作,但不與FgRas1互作;FgSdc25與兩個Ras GTPase蛋白都不互作。推測FgCdc25是FgRas2的GEF蛋白;(2)FgCdc25參與禾谷鐮刀菌的菌絲生長、無性產(chǎn)孢和有性生殖;(3)產(chǎn)毒條件下ΔFgCdc25突變體中cAMP合成量減少,導(dǎo)致DON毒素合成的TRI基因表達量降低,影響了 DON-毒素體形成,最終DON毒素合成量減少。外源添加cAMP能恢復(fù)ΔFgCdc25突變體的產(chǎn)DON毒素能力;(4)FgCdc25能與禾谷鐮刀菌中穿透結(jié)構(gòu)形成途徑的關(guān)鍵激酶FgSte11互作,調(diào)控其下游激酶FgGpmk1的磷酸化水平,影響菌絲穿透結(jié)構(gòu)的形成;(5)FgCdc25與細胞壁完整性途徑上游激酶FgBck1互作,負調(diào)控病菌的細胞壁完整性。ΔFgCdc25突變體中FgMgv1的磷酸化水平顯著增強,對細胞壁脅迫因子剛果紅的敏感性顯著下降;(6)麥穗致病性試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)ΔFgCdc25突變體完全喪失致病力,接種小穗未見病斑。此外,研究還對FgCdc25蛋白的不同功能域進行了分段缺失,發(fā)現(xiàn)RasGEF_N和RasGEF功能域能影響FgCdc25的蛋白定位,介導(dǎo)與FgRas2的互作。本研究首次鑒定出禾谷鐮刀菌中cAMP途徑中FgRas2的GEF蛋白FgCdc25,明確了 FgCdc25在cAMP合成、產(chǎn)毒和致病中的生物學(xué)功能;并發(fā)現(xiàn)FgCdc25與 FgMgv1 和 FgGpmk1 兩條 MAPK(Mitogen-activated Protein Kinase,絲裂原活化蛋白激酶)途徑交互作用,調(diào)控病菌的細胞壁完整性和致病過程中穿透結(jié)構(gòu)的形成。研究結(jié)果為進一步解析cAMP途徑在禾谷鐮刀菌致病、產(chǎn)毒和抗逆等方面的生物學(xué)功能提供理論支撐。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S435.121.45
【部分圖文】：

（Ｌｅｆｔ：邋ｃｏｎｉｄｉｕｍ；邋Ｒｉｇｈｔ：邋Ｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ａ邋ｍａｔｕｒｅ邋ｐｅｒｉｔｈｅｃｉｕｍ．）逡逑１．３小麥赤霉病病害循環(huán)逡逑小麥赤霉病菌以腐生菌絲形態(tài)在各種殘體上越冬（圖１．２）。翌年春天，溫暖逡逑潮濕的氣候條件下，小麥開始進入揚花期，此時病菌子囊殼發(fā)育、成熟并成為主逡逑要的侵染源［２３］。位于農(nóng)作物殘骸表面的成熟子囊殼釋放粘稠的子囊孢子，經(jīng)風(fēng)、逡逑雨傳播至小麥麥穗，啟動病害侵染程序［２４，２５］。子囊孢子在小花和穎片的外表面逡逑萌發(fā)，釋放細胞壁降解酶、ＤＯＮ毒素等致病因子從而穿透植物細胞。此外，病逡逑原菌還能通過氣孔、部分或完全暴露的花藥、小穗或小花開裂時外稃和內(nèi)稃之間逡逑的開口，穿過小麥穎片的基部等方式入侵［２６，２７］。病原菌通過軸和軸之間的維管逡逑３逡逑

Ｇ蛋白是信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重要元件，主要分為位于質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的異三聚體Ｇ蛋逡逑白和分布于不同細胞部位的�。堑鞍�。因此，有兩種ｃＡＭＰ信號通路存在于釀逡逑酒酵母中：一種是異三聚體Ｇ蛋白，另一種由�。堑鞍祝遥幔蠼閷�(dǎo)［６３］（圖１．３）。逡逑細胞外的信號被膜相關(guān)受體感知，傳遞到細胞內(nèi)部。能與受體蛋白發(fā)生耦連逡逑的異三聚體Ｇ蛋白包含ａ、ｐ、Ｙ三個亞基。ＧＴＰ酶調(diào)控ａ亞基的活性，未被激逡逑活的Ｇ蛋白與一分子的二磷酸鳥苷（ＧＤＰ）結(jié)合；一旦Ｇ蛋白與被激活的受體逡逑耦合時，復(fù)合體變分解為ａ單體和一個Ｐ－Ｙ二聚體。這時ａ亞基與ＧＤＰ分開，逡逑與一分子三磷酸鳥苦（ＧＴＰ）結(jié)合用于激活下游的的腺苷酸環(huán)化酶，催化合成逡逑ｃＡＭＰ，邋ｃＡＭＰ調(diào)節(jié)ＰＫＡ活性，通過ＰＫＡ催化亞基磷酸化靶蛋白［６４］。此過程主逡逑要受葡萄糖刺激來激活。逡逑�。堑鞍祝遥幔笫切》肿拥鞍�，同樣具有ＧＴＰ酶活性。酵母中包含兩個兄基因：逡逑兄４Ｓ７和兄４幻。Ｒａｓ蛋白的活性由兩類調(diào)節(jié)蛋白相互協(xié)作控制。一類是鳥苷酸交換逡逑因子（Ｇｕａｎｉｎｅｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ邋Ｅｘｃｈａｎｇｅ邋Ｆａｃｔｏｒｓ，ＧＥ

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本文編號：2819080