武夷菌素通过调控细胞自噬防治番茄灰霉病的分子机制研究

Tomato gray mold is an important tomato disease worldwide, which caused by Botrytis cinerea and resulted in serious economic loss. Tomato gray mold is an important tomato disease worldwide, which caused by Botrytis cinerea and resulted in serious economic loss. Wuyimycin is one of agricultural antibiotics with proprietary intellectual property rights and shows good results on prevention and control of Tomato gray mold. In the previous study, Wuyimycin could inhibit the mycelia growth, spore germination and further effected the fungal subcellular structure and membrane permeability, and interfered the normal synthesis of fungal protein, nucleic acid and chitinous substance. The changing of subcellular structure was very similar with the phenomenon of fungal autophagy. This study plans to analyze the changing of protein expression profile of botrytis cinerea treated by Wuyimycin using proteomic technology. The differentially expressed proteins will be screened and identified, and the related gene-protein regulatory network will be constructed. The function verification of key proteins related to fungal autophagy will be carried out by gene knockout or knockdown. The experimental results will preliminarily clarify the molecular mechanism of prevention and control of Tomato gray mold by Wuyimycin through modulation of fungal autophagy. Furthermore, this study will help us to develop a scientific and reasonable application method of Wuyimycin, keep the prevention effectiveness, enhance innovation ability of agricultural antibiotics with proprietary intellectual property rights, and supply new reference for the pathogenesis research of Botrytis cinerea.

番茄灰霉病是由灰霉菌引起的一种世界性重要番茄病害，能够造成严重的经济损失。武夷菌素是一种具有我国自主知识产权的农用抗生素，对于防治番茄灰霉病具有良好的效果。前期研究发现武夷菌素能够抑制番茄灰霉菌的菌丝生长、孢子萌发 ，进一步影响真菌的亚细胞结构和细胞膜的渗透性，干扰菌丝体蛋白质、核酸及细胞壁几丁质的正常合成。其中，亚细胞结构变化与丝状真菌细胞自噬现象非常相似。本研究拟通过采用蛋白质组学技术对武夷菌素处理过的番茄灰霉菌的蛋白质表达谱变化进行分析，筛选、鉴定出差异表达蛋白，构建相关蛋白基因的调控网络，并通过基因敲除的方法对其中关键的细胞自噬相关基因进行功能验证，初步阐明武夷菌素通过调控细胞自噬防治番茄灰霉病的分子机制。本研究成果有助于制定出科学、合理的使用方法，从而保持武夷菌素的防病有效性，对增强具有我国自主知识产权的生物农药创新能力具有重要意义，也为番茄灰霉菌致病机理的研究提供新参考。

番茄灰霉病是由灰霉菌引起的一种重要番茄病害，武夷菌素对于防治番茄灰霉病具有良好的效果，但是其防治番茄灰霉病的分子机制尚不清楚。本研究分别采用50μg/mL、100μg/mL和200μg/mL的武夷菌素处理番茄灰霉菌，发现番茄灰霉菌经武夷菌素处理后生长缓慢，气生菌丝和色素减少，产孢量显著降低，菌丝畸形，粗细不一，分枝减少，菌丝末端膨大形成球状泡，并且随着武夷菌素浓度的增加，这种影响愈发明显。分别提取空白对照组和100μg/mL的武夷菌素处理的灰霉菌的总蛋白，采用iTRAQ（isobaric tags for relative or absolute quantitation）技术进行差异蛋白组学分析并进行PRM(parallel reaction monitoring)验证关键的差异蛋白。iTRAQ筛选鉴定出316个差异表达显著的蛋白(>2.0倍数变化)(P<0.05)，其中155个上调，161个下调，GO富集分析表明主要涉及分子功能（molecular function），生物过程（biological process）和细胞组成（cellular component）三个部分。PRM验证了其中27个关键蛋白，其中14个蛋白上调(包括碳水化合物代谢蛋白和细胞壁稳定蛋白)，13个蛋白的下调（包括能量代谢调节因子，核苷酸/蛋白合成）。. 本研究筛选鉴定到一批番茄灰霉菌中受武夷菌素作用的候选靶点，详细阐述了武夷菌素抑制灰霉病菌生长和致病性的差异表达蛋白及其相关途径，初步阐明了武夷菌素防治番茄灰霉病的分子机制，有助于制定出科学、合理的使用方法，从而保持武夷菌素的防病有效性，对增强具有我国自主知识产权的生物农药创新能力具有重要意义，也为番茄灰霉菌致病机理的研究提供新参考。