細(xì)胞自噬與稻瘟病菌Magnaporthe grisea生長(zhǎng)、發(fā)育和致病性的關(guān)系.pdf

1、細(xì)胞自噬是真核生物中廣泛存在的、保守的過(guò)程，是一個(gè)細(xì)胞內(nèi)長(zhǎng)壽命蛋白或細(xì)胞器降解和再利用的過(guò)程。細(xì)胞自噬過(guò)程的主要標(biāo)志是產(chǎn)生雙層膜的自噬泡，自噬泡包裹著將要被降解的物質(zhì)，隨后液泡與溶酶體結(jié)合。許多年來(lái)，真核生物在分化和發(fā)育的過(guò)程中，細(xì)胞自噬過(guò)程被認(rèn)為與細(xì)胞的形態(tài)建成相關(guān)，在細(xì)胞器和蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。遺傳數(shù)據(jù)分析，在酵母(Saccharomyces cerevisiae)、粘菌(Dictyostelium discoideum

2、)和線蟲(chóng)(Caenorhabdiitis elegans)中，尤其是在低等真核生物中，外界環(huán)境的變化，可以誘導(dǎo)細(xì)胞自噬發(fā)生。 稻瘟病是一種毀滅性病害，給全世界的水稻生產(chǎn)帶來(lái)巨大威脅，稻瘟病是由稻瘟病菌引起的。稻瘟病菌是子囊菌，具有典型的生活史和侵染循環(huán)，被認(rèn)為是是絲狀真菌分子生物學(xué)和致病機(jī)理研究的模式。稻瘟病菌能夠形成具有精巧結(jié)構(gòu)的附著胞，一種典型的侵入機(jī)構(gòu)。附著胞細(xì)胞壁出現(xiàn)黑色素沉積，最終形成黑色素層。黑色素層允許水分子自由通

3、過(guò)，但溶解于水的物質(zhì)不能自由通過(guò)，從而讓附著胞建立并維持一個(gè)很大的胞內(nèi)膨壓，產(chǎn)生達(dá)8.0Mpa的巨大壓力，這個(gè)壓力使稻瘟病菌穿透寄主葉片表皮，侵染寄生。巨大膨壓的來(lái)源主要是大量脂類(lèi)、糖原、海藻糖和甘露醇積累的結(jié)果。 本文主要目的是研究和闡明細(xì)胞自噬過(guò)程與稻瘟病菌生長(zhǎng)、發(fā)育和致病性之間的關(guān)系。獲得的主要研究結(jié)果如下： 1)在稻瘟病菌附著胞的差減文庫(kù)中，找到了細(xì)胞自噬相關(guān)基因的EST(expressed sequence t

4、ags)，進(jìn)而找到基因，定名為MgATG1，該基因編碼絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。將稻瘟病菌MgATG1基因，互補(bǔ)到酵母ATG1基因缺失突變體中，能夠恢復(fù)酵母的細(xì)胞自噬過(guò)程；對(duì)MgATG1進(jìn)行細(xì)胞定位，該基因在細(xì)胞質(zhì)中均勻表達(dá)；通過(guò)構(gòu)建MgATG1基因置換載體，得到基因MgATG1缺失突變體△mgatgl。 2)△mgatgl突變體在CM或者M(jìn)M培養(yǎng)基上的菌落形態(tài)發(fā)生變化，菌絲稀疏；產(chǎn)孢量顯著下降，僅為野生型Guyll的1/15；分

5、生孢子的萌發(fā)延遲；分生孢子中，脂質(zhì)體含量下降；△mgatg1突變體附著胞膨壓顯著下降，在完整的水稻或者大麥葉片上不能形成可見(jiàn)病斑，致病性喪失；在有磨損的大麥葉片上只能產(chǎn)生微弱的病斑；突變子在OMA培養(yǎng)基上與2539菌株交配，不能產(chǎn)生子囊殼，育性受到影響；基因MgATG1缺失，細(xì)胞自噬過(guò)程中斷，在液泡和細(xì)胞質(zhì)中，沒(méi)有自噬泡的積累。 3)通過(guò)同源序列比對(duì)，PCR的方法，得到細(xì)胞自噬相關(guān)基因MgATG5；利用類(lèi)似于MgATG1的研究方

6、法分析了MgATG5的功能。稻瘟病菌MgATG5基因，可以恢復(fù)酵母ATG5基因缺失突變的功能，使細(xì)胞自噬過(guò)程恢復(fù)；基因在細(xì)胞內(nèi)定位于孢子，菌絲和附著胞的細(xì)胞質(zhì)中，在細(xì)胞核中的表達(dá)更強(qiáng)。 4)基因缺失突變體△mgatg5，細(xì)胞自噬過(guò)程中斷；菌落形態(tài)改變，菌絲稀疏；孢子產(chǎn)量顯著下降，分生孢子中脂質(zhì)體含量下降；與2539菌株的交配，不能形成子囊殼；孢子萌發(fā)和附著胞形成滯后；附著胞膨壓顯著下降；在大麥和水稻上的致病性喪失。 細(xì)胞