苹果炭疽叶枯病菌致病相关基因GCVIR1的鉴定及其致病变异位点分析

Glomerella leaf spot of apple is a new explosive epidemic disease on leaf and fruit of apple, in most apple growing regions, the disease successively outbreaks，and severely affects production and quality of apple. For controlling the disease effectively, its pathogenesis study is the important fundamental work. In previous work, the preliminary experiments results proved that the lost of pathogenecity of T-DNA insertional mutant M285 is related to insertional mutagenesis of a functionally unknown gene (designated as GCVIR1). The present study is proposed firstly to explore the role of GCVIR1 in pathogenic progress by knockout, complementation and overexpression of GCVIR1; secondly, screen pathogenesis-related variation sites (SNP and INDEL) of GCVIR1 by analyzing the natural variation occurrence of single nucleotide polymorphisms of GCVIR1 in high virulent isolates, low virulent isolates and non-pathogenetic isolates; further, identify the function of the potential variation site through site-directed mutagenesis and complementation trials. The goal in this study is to explore the pathogenic mechanism of Glomerella cingulata，and will lay the foundation for further study of pathogenic signal transduction pathways and interaction mechanism between host and pathogen.

苹果炭疽叶枯病是一种极易爆发性流行的苹果叶部及果实新病害，在我国苹果主产区连年大发生，严重影响苹果的产量和品质。为有效控制该病害，开展其致病机理研究是一项必要的基础性工作。在前期工作中，初步证实T-DNA插入突变体M285致病性的丧失与一个功能尚未解析的基因（定名为GCVIR1）的突变有关。本研究中，首先通过GCVIR1的敲除、互补和超表达等试验，明确GCVIR1在苹果炭疽叶枯病菌致病过程中的功能；其次，通过基因序列比对分析，揭示GCVIR1在强致病力、弱致病力及非致病菌株中的自然变异规律，结合致病表型测定，进而筛查出与致病性相关的变异位点（SNP和INDEL），并通过定点突变及互补试验对潜在的变异位点进行功能验证。本研究旨在为深入开展苹果炭疽叶枯病菌致病信号传导途径及病原物与寄主互作机制研究奠定理论和技术基础。

[项目背景]苹果炭疽叶枯病是一种极易爆发性流行的苹果叶部及果实新病害，在我国苹果主产区连年大发生，严重影响苹果的产量和品质。为有效控制该病害，开展其致病机理研究是一项必要的基础性工作。由于该病病原菌致病机理尚不清楚，且缺乏环境友好、防治效果好的杀菌剂，使得该病防控难度极大。[研究内容]本项目通过筛选苹果炭疽叶枯病菌强致病力菌株W16的T-DNA插入突变体库，获得了无致病性突变体M285，并初步证实该突变体致病性的丧失与一个功能尚未解析的基因（定名为GCVIR1）的突变有关。本项目围绕GCVIR1基因的功能及其致病变异位点开展如下研究：GCVIR1基因的鉴定及功能分析；GCVIR1自然变异分析及潜在致病变异位点的功能验证。[研究目标]通过GCVIR1的敲除、互补和超表达等试验，明确GCVIR1在苹果炭疽叶枯病菌致病过程中的功能；通过基因序列比对分析，揭示GCVIR1在强致病力、弱致病力及非致病菌株中的自然变异规律，结合致病表型测定，筛查出与致病性相关的变异位点（SNP和INDEL），并通过定点突变及互补试验对潜在的变异位点进行功能验证。[关键数据] 阐明GCVIR1基因在苹果炭疽叶枯病菌致病过程中的功能；查明GCVIR1基因致病相关的变异位点，解析GCVIR1基因在苹果炭疽叶枯病菌致病力分化中的分子机制。项目资助发表SCI论文3篇，北大中文核心论文4篇。培养研究生3名，其中1名已获得硕士学位，2名在读。项目投入直接经费19.0万元，支出18.8194万元,各项支出基本与预算基本持平。[科学意义]明确苹果炭疽叶枯病菌致病机理不但为该病害防治的新途径、新方法提供线索，而且将为其他植物炭疽病菌的致病机理研究提供重要的参考信息。因此，该项目的实施具有重要的意义。