亚洲镰孢菌胞裂蛋白FaSepA调控隔膜蛋白FaCdc3/12缺失突变体形成角变的分子机制

Becaues the fungicide-resistant serious, it is important that developing new-type fungicide for controlling the Fusarium head blight (FHB), caused by Fusarium asiaticum. The septin complex is the core protein in cytoskeleton, but there is no fungicide designed as target. Based on the F. asiaticum, the following experiments will be carried out: (1) Research on the biology function of the septin complex core components (FaCdc3/FaCdc12/FaCdc10/FaCdc11) using the gene knock out and complemented. (2) Identify the core gene (FaSepA) which may involved in regulating sector mutation in △FaCdc3 or △FaCdc12 using the genome re-sequencing. (3) Study on the molecular mechanism that FaSepA involved in regulating the sector mutation of △FaCdc3 or △FaCdc12 using gene double deletion and over expression technology. (4) The pattern of the interaction of FaSepA with FaCdc3 or FaCdc12. Thereby, to reveal the biology function of core components of septin complex and the molecular mechanism that FaSepA mutation regulate the sector mutation generation. The project can provide important scientific results for developing the fungicide which can effectively control the FHB.

鉴于亚洲镰孢菌抗药性问题日益严重，研发新型杀菌剂防治小麦赤霉病势在必行。septin复合体是重要的细胞骨架蛋白，但基于该复合体为靶标的药剂至今没有研发。本项目以亚洲镰孢菌为材料，完成以下工作：1、通过基因敲除及回补技术，研究隔膜蛋白septin复合体关键元件FaCdc3/FaCdc12/FaCdc10/FaCdc11生物学功能；2、利用全基因组重测序技术，寻找参与调控△FaCdc3和△FaCdc12角变形成的关键基因（FaSepA）；3、利用双基因敲除技术、点突变基因过表达技术，研究FaSepA参与调控△FaCdc3和△FaCdc12角变形成的分子机制；4、采用Co-IP和Pull-down技术分析FaSepA与FaCdc3和FaCdc12互作模式。揭示FaSepA调控角变现象形成的分子机理，深度挖掘septin复合体的生物学功能。为今后开发针对赤霉病菌的杀菌剂提供科学依据。

亚洲镰孢菌抗药性问题日益严重，研发新型杀菌剂防治小麦赤霉病势在必行。septin复合体是重要细胞骨架蛋白，但基于该复合体为靶标的药剂至今未研发。本项目针对septin复合体（FaCdc3/10/11/12）生物学功能和FaCdc3/12缺失突变体角变形成机理展开研究，以期为后续研发靶向该复合物的新型安全药剂提供理论依据。通过构建FaCdc3/10/11/12单基因缺失突变体并对其生物学表型进行研究，结果显示各基因缺失均对菌丝生长速率、高渗胁迫、氧化胁迫、细胞膜细胞壁完整性、无性生殖、DON毒素合成和致病力有显著影响，说明任意基因缺失均可使生物适合度显著下降。利用GFP标记亚细胞定位，FaCdc3/10/11/12主要位于细胞隔膜上，但各基因所呈形态有所区别。另外，septin复合体基因参与微管蛋白轨道方向定位，从而影响菌体对多菌灵的敏感性。FaCdc3和FaCdc12缺失突变体出现快速生长的扇形角变区域（角变），说明FaCdc3和FaCdc12缺失可能导致自发抑制子的产生。为探究这一现象，利用全基因组测序，发现FaSepA的FH2结构域发生T1421K点突变，FaSepH基因具有G662E&Q1337P双点突变。通过遗传转化在角变体中分别构建FaSepA和 FaSepH缺失突变体和点突变体，但由于角变体的不稳定性，试验进展受限。而后在野生菌株中分别构建FaSepA和FaSepH缺失突变体、点突变体以及GFP标记，结果显示FaSepA 和FaSepH 缺失突变体, 以及 FaSepAT1421K, FaSepHG662E&Q1337P点突变体在菌落形态上均无影响，亚细胞定位结果显示均位于细胞隔膜上说明与septins复合体存在某种联系，今后将进一步在分子水平上探索FaSepA和FaSepH及其点突变与Septins复合体的相互关系。项目执行期3年间，共发表SCI论文4篇，完成预期目标。