稻瘟菌菌株FJ81278若干特异分泌蛋白编码基因的功能鉴定

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稻瘟病是影响水稻产量最严重的病害之一。效应因子在稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)侵染水稻的过程中发挥着至关重要的作用。有些效应因子能被水稻抗性基因识别,激发水稻抗病反应,因此也称无毒基因。稻瘟菌无毒基因与水稻抗性基因之间存在“基因对基因”的互作关系。目前防治稻瘟病最有效的方法即培育抗性水稻品种。然而稻瘟菌无毒基因变异快的特点,导致新的抗瘟品种往往很快就失去了抗性。截止目前,已克隆的无毒基因仅10个,且稻瘟菌已鉴定的非无毒蛋白效应因子也为数不多。因此,稻瘟菌新无毒基因的克隆及其它功能效应蛋白的发现,不仅有助于了解它们在稻瘟菌侵染过程中的作用,加深我们对水稻-稻瘟病互作机制的理解,同时为稻瘟菌等植物病原真菌的生态防控提供理论依据。为了发掘更多的功能效应因子,我们对稻瘟菌菌株FJ81278中21个特异的假定分泌蛋白(Unique Secreted Protein,MoUsp)进行了功能分析。信号肽预测结果表明,这些MoUsps均具有信号肽。利用农杆菌介导的烟草瞬时表达系统进行筛选,共获得三个具有功能效应的候选基因。其中,全长及去信号肽的MoUsp2蛋白均能诱导烟草细胞程序性细胞凋亡(Programmed Cell Death,PCD);MoUsp3和MoUsp4能抑制BAX诱导的烟草细胞PCD。此外,通过Mo USP1基因的开放阅读框(Open Reading Frame,ORF)在各菌株中存在与否及其对Pi2水稻毒性的关联分析,发现MoUSP1基因与AVR-Pi2有关联,但是Mo USP1基因异位表达菌株对Pi2水稻的致病性分析结果表明,Mo USP1不是Avr-Pi2的编码基因。通过测序比对FJ81278和Guy1 1基因组Mo USP2基因ORF及其上游1500 bp的脱氧核苷酸(DNA)序列,我们发现Guy11中也存在MoUSP2基因。以Guy11背景菌株作为对照,分别对Mo USP1过表达(MoUSP1-OE)转化子、△Mousp2缺失突变体、Mo USP2-OE转化子、Mo USP3-OE及Mo USP4-OE转化子进行表型分析。与野生型Guy11相比,MoUSP1-OE菌株的菌丝生长速率无差异;Mo USP2-OE菌株的菌丝生长速率及产孢量显著降低,但对大麦及水稻CO39致病性无明显差异;△Mousp2缺失突变体生长速率及产孢量无明显差异,对大麦及水稻CO39致病性无明显差异;Mo USP3-OE菌株的菌丝生长速率及产孢量显著降低,但对大麦及水稻CO39致病性无明显差异;MoUSP4-OE菌株的菌丝生长速率无差异,对大麦及水稻CO39致病性无明显差异,但产孢量显著降低。综上所述,这几个MoUSP基因可能只参与稻瘟菌的营养生长,而不影响致病性。此外,我们通过亚细胞定位观察,发现MoUsp5定位在活体营养界面复合物(Biotrophic Interfacial Complex,BIC)上,暗示它可能是潜在的胞质效应因子。
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