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NoxR在稻瘟菌致病性与发育中的作用机理研究
  • 项目名称:NoxR在稻瘟菌致病性与发育中的作用机理研究
  • 项目类别:面上项目
  • 批准号:31171801
  • 申请代码:C140102
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2012-01-01-2015-12-31
  • 项目负责人:张燕
  • 依托单位:中国农业大学
  • 批准年度:2011
中文摘要:

NADPH氧化酶(Nox)产生的活性氧(ROS)在多细胞真核生物中主要参与宿主的免疫或防卫、细胞增殖与分化、信号传导及离子运输等过程。Nox酶是一个多组分复合物,NoxR是该复合物的一个重要组分。有关哺乳动物p67phox(NoxR的同源物)的研究报道较多,而揭示NoxR在真菌中生物学作用的研究工作才刚起步。本项目以稻瘟菌为研究对象,通过敲除、互补、突变、亚细胞定位、基因的表达谱分析、蛋白互作及活性氧的测定分析,揭示NoxR在稻瘟菌的致病性、无性侵染循环、营养菌丝生长、无性和有性繁殖过程中的生物学作用及作用机理。研究结果将有助于阐述稻瘟菌如何通过Nox调控ROS的产生而行使其在细胞分化和发育转变过程中的调控作用,并为以Nox酶复合物为靶标蛋白开展防控稻瘟病新型农药的研发提供理论依据。

结论摘要:

NADPH氧化酶(Nox)产生的活性氧(ROS)在多细胞真核生物中主要参与宿主的免疫或防卫、细胞增殖与分化、信号传导及离子运输等过程。Nox酶是一个多组分复合物,NoxR是该复合物的一个重要组分。本项目以稻瘟菌的NoxR为研究对象,揭示其在丝状真菌中的作用机制。通过敲除、互补分析发现,NoxR的缺失突变导致稻瘟菌产孢量减少并丧失致病性;分析NoxR缺失突变体侵染循环各步骤发现,NoxR缺失突变体附着胞形成延缓,成熟附着胞膨压降低,且actin形成的环状有序结构消失,最终引起致病性的丧失;外加H2O2能部分恢复稻瘟菌的侵染能力;为了研究NoxR在侵染过程的表达动态,构建并将NoxR::GFP转化NoxR的缺失突变体,发现稻瘟菌各主要侵染结构中均可观察到绿色荧光,且在分生孢子和成熟附着胞中荧光相对更强;Nox氧化酶的缺失破坏了营养菌丝中ROS的极性梯度分布;将NoxR缺失突变体与野生性S1528菌株进行有性杂交,发现NoxR缺失突变体仍能够形成子囊孢子,但所形成子囊孢子的萌发率却显著降低;NoxR突变分析发现,R101、TPR结构域或AD基序的突变,均导致稻瘟菌丧失致病性,表明上述氨基酸或结构域的突变导致NoxR功能的改变,因此推断R101是NoxR的关键氨基酸,TPR和AD是NoxR的重要结构域。

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