PMT蛋白家族基因在稻瘟病菌生长发育及致病过程中作用机制研究

控制长期危害水稻安全生产的稻瘟病仍是水稻生产上亟待解决的重要难题，而从分子水平解析其生长发育及致病机理对控制该病害的发生具有重要的科学意义。本项目以稻瘟病菌PMT蛋白家族基因为研究对象，运用qRT-PCR技术解析它们在稻瘟病菌不同生长发育阶段的转录模式。采用基因敲除法构建PMT突变体，然后比较突变体与野生型菌株的表型差异，以明确PMT基因的生物学功能。构建表达PMT::eGFP融合蛋白的突变体，分别观察它们在侵入前后细胞内绿色荧光的位置变化，以明确其参与致病的作用机制。对PMT突变体进行表达谱分析，然后敲除其中显著下调、经生物信息学分析认为有功能的基因，比较这些敲除突变体与PMT突变体在表型上的异同点，以明确PMT基因的调控机制。研究结果将揭示PMT基因及其调控的基因网络在控制稻瘟病菌生长发育及致病过程中的分子机制，同时，也为基于基因调控网络为靶标的新型、高效杀菌剂的研制提供重要试验依据。

为揭示稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）PMT蛋白家族编码基因的结构特征及可能的生物学功能，采用序列比对分析方法，明确了稻瘟病菌PMT 蛋白家族成员在氨基酸水平的保守性。研究发现它们与来自灰葡萄孢(Botrytis cinerea)、粗糙脉孢霉菌(Neurospora crassa)、玉米赤霉(Gibberella zeae)及构巢曲霉(Aspergillusnidulans)等丝状真菌的PMT 蛋白高度同源；进一步生物信息学分析表明，稻瘟病菌PMT 蛋白不含有信号肽，为非分泌蛋白，含有跨膜结构域，作用于内质网膜上，具有保守的PMT motif 和MIR motif。.进一步运用PCR技术，从稻瘟病菌中克隆了3个PMT蛋白编码基因，并对其生物学功能进行了解析，研究发现，Mopmt1、Mopmt2 和Mopmt4在菌丝及分生孢子阶段均呈现高丰度表达，分别敲除Mopmt1、Mopmt2 和Mopmt4后可导致突变体生长缓慢及产孢量的显著降低。突变体致病性试验表明，缺失Mopmt2 和Mopmt4后，可导致稻瘟病菌显著降低对水稻的致病性，但缺失Mopmt1不影响其对水稻的致病性。进一步对上述突变体致病性减弱的机制进行解析，发现Mopmt2 和Mopmt4突变体穿透水稻叶鞘细胞的能力显著降低。进一步解析发现，Mopmt2 和Mopmt4突变体细胞壁完整性受损，原生质体释放速率较野生型菌株显著提高，提示，细胞壁结构的改变可能是导致突变体致病性减弱的重要原因。