玉米弯孢叶斑病菌调控致病相关毒素和黑色素基因协同表达的网络研究

玉米弯孢叶斑病菌（Curvularia lunata）次生代谢产生的毒素和黑色素是重要的致病因子，研究毒素合成相关基因Clt-1与黑色素合成基因Brn1协同表达调控网络及在致病性中作用，对在系统生物学水平上揭示弯孢叶斑病菌致病机理具有重要意义。在基因表达、次生代谢物生化分析和亚细胞定位水平上研究Clt-1与Brn1协同表达的时空动态特点和相互关系；在蛋白质组和转录组水平上筛选调控两基因协同表达相关的主要基因，通过酵母双杂交、GST pull-down以及酵母单杂交技术进一步筛选调控Clt-1和Brn1协同表达的关键基因和转录因子，明确Clt1和Brn1与调控基因的互作关系。通过生物信息学等多层次综合分析，提出玉米弯孢叶斑病菌调控Clt-1与Brn1协同表达的主要网络结构和调控因子，为今后全面揭示玉米弯孢叶斑病菌次生代谢组在致病性中的作用奠定基础。

玉米弯孢叶斑病菌（Curvularia lunata）产生毒素和黑色素均是重要的致病因子，因此研究两者产生过程中协同调控网络对于全面揭示玉米弯孢叶斑病致病机理具有重要意义。针对这一问题，本研究主要通过组学技术和基因互作及功能分析的方法，研究了黑色素合成基因Brn1和毒素合成调控基因Clt-1互作的网络和主要相关基因。筛选出多个对Clt-1和Brn1表达和互作具有重要调控意义的基因。通过构建弯孢菌的酵母双杂交cDNA文库，以Brn1为诱饵，筛选出与Brn1互作的蛋白velvet, 一种光依赖性的调节因子。以Clt-1为诱饵，筛选出了糖酯酶和糖苷水解酶蛋白，两者都参与了糖的降解和转换。可以推测Clt-1通过调控糖的代谢，为毒素和黑色素合成提供各种类型的碳源，从而影响毒素和黑色素碳骨架的形成。本研究克隆了聚酮合酶基因PKS18的全长，明确了其与Clt-1、Brn1和VelB的相互关系，发现PKS18可能控制黑色素和毒素的前体物质合成。MAPK是调控毒素和色素的合成的重要信号分子，3个MAPK基因（Clh1、Clm1、Clk1）对呋喃毒素和黑色素合成相关基因表达有明显影响。VelB可下调黑色素合成，上调毒素合成，VelB正调控病菌的致病性。由于PKS-18在3种MAPK基因敲除子中表达下降，说明3个MAPK基因有利于毒素和色素前体物质的合成，其中Clm1有利于VelB正调控毒素的合成，Clh1正调控PKS-18表达。PCR分析表明，Brn1与Clt-1属于间接互作。VelB与Brn1互作是一种负调控关系。VelB正调控Clt-1表达，但不是直接互作。总之，本研究明确了VelB和2个MAPK基因（Clh1和Clm1）是调控Brn1和Clt-1互作的网络的关键基因，其中VelB是调控毒素和色素代谢的核心基因。