PEX5调控轮枝镰刀菌致病性及伏马毒素FB1合成的功能研究

Fusarium verticillioides, one of the important fungal phytopathogens, can cause sugarcane pokkah boeng and maize ear rot, and lead to significant yield reduction and food contamination with mycotoxin fumonisin B1 (FB1). Versatile functions of peroxisome depend on PEX5 which shuttles diversified proteins into lumen. Pex5p shuttles proteins containing peroxisomal targeting signal1 (PTS1) monomer, homo-oligomeric and hetero-oligomers. Our previous results indicated that the mutation of FvPEX5 and deletion of Docking Transfer Model (DTM) PEX13p/PEX14p/PEX33p led to serious defects in pathogenicity and FB1 biosynthesis in F. verticillioides. Our goal is to explore in depth the biological function of FvPEX5, DTM and the interactions between FvPex5 with DTM involved in pathogenicity and FB1 in F. verticillioides. This project will provide a novel understanding of the interactions between Pex5p with DTM components in the PTS1 trafficking pathway in fungi and lead to innovative tools to control F. verticillioides diseases and reduce FB1 contamination in crops.

轮枝镰刀菌（Fusarium verticillioides，Fv）引发甘蔗梢腐病、玉米穗腐病等农作物重要病害而导致减产，其产生的真菌毒素还严重威胁食品安全。过氧化物酶体多样化的功能主要依赖于PEX5穿梭运输携带过氧化酶体定位信号PTS1单体蛋白、同源聚物或异源聚物。我们已有的研究发现， FvPEX5、过氧化酶体生成中对接复合物（Docking Transfer Model, DTM）PEX13p/PEX14p/PEX33p均严重影响轮枝镰刀菌的致病性及伏马毒素FB1的合成。本项目拟通过深入解析FvPEX5、DTM复合体在Fv致病及毒素FB1合成过程中的生物学功能及其相互关系，阐明FvPEX5调控Fv致病及毒素FB1合成的分子机制，进而为防治轮枝镰刀菌病害、治理FB1毒素污染提供理论依据。

轮枝镰刀菌是世界性植物病原真菌，它不仅严重影响玉米，甘蔗等作物的产量，还会产生大量的FB1毒素，致使作物遭到严峻的污染，致使食用的动物或人类中毒。我们基于前期明确认了轮枝镰刀菌PEX5严重影响了FB1的基础上，为了探明其影响机制，我们研究了PEX5及相关代谢途径中的其他过氧化物酶体基因的功能。PEX5通过过氧化物酶体膜上锚定蛋白复合体（DTM)将PTS物质转运至过氧化物酶体基质内。我们对（DTM)的组成成分进行了鉴定，继而对复合体的结构提出了假设的模型，并推测在复合体的组成成分中Pex13与Pex8的作用起主要作用，即PTS1-Pex5复合物与过氧化物酶体Pex13互作，PTS1通过DTM转运进入过氧化物酶体，而后通过Pex8的作用把PTS1卸载入过氧化物酶基质内。Pex5，Pex13，Pex8通过影响PTS蛋白的正确定位或PTS基因的表达而影响过氧化物酶体的功能，如影响B-氧化，脂肪的降解等初级代谢，从而进一步影响次生代谢物的生成如色素，FB1毒素。△FvPex5 及DTM突变体活性氧的清除能力下降，从而影响了它们的致病能力，其中△FvPex5 和△FvPex13 这两个突变体尤其明显。此外，△FvPex5 和△FvPex7中的FB1产量有较大的差异，为明确是哪些PTS引起的差异，我们比较分析了这两个突变体中PTS1，PTS2的表达差异。.本研究为研究过氧化物功能获取了大量的突变体，筛选出了大量供进下一步研究过氧化物酶体次生代谢途径PTS1及PTS2蛋白。