作用于水稻细胞核的稻瘟病菌效应蛋白的鉴定及功能研究

【摘要】水稻是全球农业生产与消费的重要粮食作物,世界上近一半人口的主要食物是稻米,因此,水稻的丰产、稳产对世界的粮食安全具有极其重要的战略意义。病虫害是导致水稻产量严重损失的首要威胁,其中由稻瘟病菌(Magnaportheoryzae)引起的稻瘟病是水稻生产上最重要的病害之一,每年可造成高达10-30%的巨大损失,足以养活世界6000万的人口,其发生危害关系我国和世界的粮食安全。研究表明,稻瘟菌能够分泌效应子抑制水稻的免疫反应,帮助其成功侵染、定殖水稻。目前,在稻瘟菌众多分泌蛋白中仅少数几个被证明具有效应子功能。一些细菌三型分泌效应子通过定位于寄主细胞膜、叶绿体等细胞器,操控植物防卫免疫反应,帮助其成功侵染。鉴于此,本论文采用生物信息学软件预测稻瘟菌侵染阶段表达的分泌蛋白,获得32个具有植物细胞核定位信号的候选蛋白,通过烟草瞬时表达系统,筛选这些候选蛋白得到4个定位于烟草细胞核的分泌蛋白,命名为MagnaportheoryzaeNuclearLocalizationEffector1-4(MoNLE1-4)。对这4个基因进行生物学功能分析发现：MoNLE1-4在烟草中均能不同程度抑制由Bax诱导的细胞坏死；MoNLE1的敲除突变体接种水稻品种CO-39后致病性明显下降,MoNLE2和MoNLE3敲除突变体致病性未发生明显变化,未获得MoNLE4的基因敲除突变体,表明其可能是稻瘟病菌生长发育必需基因。把这4个基因分别构建到带有GFP标签的载体pDL2中,并转化稻瘟菌Guy11,然后侵染洋葱表皮,用荧光显微镜对GFP信号进行观察,发现MoNLE1和MoNLE4的信号定位于侵入菌丝的细胞核中。本论文的研究表明,对稻瘟菌的分泌蛋白进行亚细胞定位分类研究,并从中找出潜在的病原菌效应蛋白方法的可行性。因此,按照具有不同细胞器定位结构域,对效应子进行分类,逐类系统研究其功能,可为其他病原真菌效应子的研究提供思路和方法。
【作者】PetchpikulVangmul；
【导师】王国梁；
【作者基本信息】中国农业科学院，植物病理学，2014，博士
【关键词】稻瘟病菌；分泌蛋白；效应蛋白；致病机理；植物先天免疫；

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