稻瘟病菌RGS家族蛋白RGS结构域的功能解析及Dynamin家族蛋白MoDnm2、MoDnm3的生物学功能研究

摘要

稻瘟病是影响世界粮食生产的毁灭性病害，每年都能够造成严重的水稻产量损失。稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)是引起稻瘟病的植物致病真菌，现在对其的防治主要通过两种方法:一是选育抗病高产的水稻品种，二是通过化学药剂防治。但是该病原真菌的生理小种容易发生变异，因此稻瘟病的防治一直是水稻生产上的难题之一。现在对稻瘟病菌的全基因组测序已经完成，在此基础上我们对其致病相关基因进行挖掘，了解其生长发育和致病过程中的相关机制，为特异性靶标药物的开发和病害防治提供研究基础。本论文主要对稻瘟病菌RGS家族蛋白RGS结构域以及Dynamin家族蛋白MoDnm2、MoDnm3的生物学功能进行了系统的研究，结果如下: 1.稻瘟病菌不同RGS蛋白中的RGS结构域的功能既保守也存在分化。 G蛋白(Guanine-nucleotide-binding protein)是一类参与信号转导过程的蛋白。稻瘟病菌的G蛋白在形成正常附着胞的过程中是必须的。G蛋白信号调控因子RGS(Regulators of G-protein signaing，RGS)是G蛋白信号途径的负调控因子。前期研究在稻瘟病菌中鉴定到8个RGS基因MoRGS1、MoRGS2、MoRGS3、MoRGS4、MoRGS5、MoRGS6、MoRGS7和MoRGS8，并且都包含有RGS功能域序列。生物学功能分析发现，MoRGS1、MoRGS3、MoRGS4、MoRGS7对稻瘟病菌行使完整毒力是必需的。为了进一步研究不同基因中RGS结构域的功能，本研究通过构建RGS结构域互换载体，回补到相应的基因敲除突变体中后发现，由MoRGS7的RGS结构域替换MoRGS1的RGS结构域再转入ΔMorgs1后，能够恢复突变体的生长显著减慢、菌丝自溶、胞内cAMP水平上升等表型缺陷，进一步对其进行亚细胞定位发现，ΔMorgs1/MoRGS11RGS7主要定位在早期内含体上，与MoRgs1的定位相同，表明MoRGS7的RGS结构域与MoRGS1的RGS结构域功能是一致的。而用其他的RGS结构域对MoRGS1的RGS结构域进行替换，则发生了定位的改变，不能回补ΔMorgs1的生长显著减慢、菌丝自溶、胞内cAMP水平上升等表型缺陷，但在亲水表面信号识别的过程中，不同的RGS结构域表现出相似的作用，结构域嵌合菌株均不能在亲水界面形成附着胞。在疏水界面附着胞形成过程中，RGS1结构域RGS有重要的作用，是其他的RGS结构域不能替代的。这些结果表明稻瘟病菌不同RGS蛋白中的RGS结构域的功能既保守也存在分化。 2.Dynamin家族蛋白MoDnm2、MoDnm3在稻瘟病菌生长发育以及侵染过程中具有非常重要的作用。 胞吞作用(Endocytosis)是细胞生理代谢的重要过程，维持了细胞正常的形态和生理过程。Dynamin是GTP酶家族的成员之一，参与调控内吞泡与细胞膜分离，在真菌形成子实体和分生孢子的过程中起着重要的作用。我们通过dynamin蛋白家族成员保守的功能域在稻瘟病菌全基因组数据库中blast鉴定到两个dynamin相关蛋白MoDnm2(MGQ_02114)和MoDnm3(MGQ_02648)，进一步基因敲除发现缺失MoDNM2对稻瘟病菌的营养生长有明显的影响，缺失MoDNM2影响稻瘟病菌附着胞的分化和成熟，同时ΔModnm2和ΔModnm3这两个突变体还影响了细胞壁的完整性和对外界渗透压胁迫的耐受性，这些结果表明MoDnm2、MoDnm3在稻瘟病菌生长发育以及侵染过程中具有非常重要的作用。

目录

声明

摘要

上篇文献综述

第一章异源三聚体G蛋白信号途径的研究进展

1异三聚体G蛋白信号途径概述

2 G蛋白调控因子(RGS)的研究进展

第二章Dynamin蛋白的功能研究

1 Dynamin蛋白的生物学意义

2 Dynamin蛋白的结构

3 Dynamin在内吞作用中的作用

下篇研究内容

第一章稻瘟病菌RGS家族蛋白RGS结构域的功能解析

1材料与方法

2结果与分析

3讨论

参考文献

第二章Dynamin家族蛋白MoDnm2和MoDnm3在稻瘟病菌中的功能研究

1材料与方法

2结果分析

3讨论

参考文献

附录

攻读硕士期间发表的研究论文

致谢