NoxR在稻瘟菌致病性与发育中的作用机理研究

NADPH氧化酶（Nox）产生的活性氧（ROS）在多细胞真核生物中主要参与宿主的免疫或防卫、细胞增殖与分化、信号传导及离子运输等过程。Nox酶是一个多组分复合物，NoxR是该复合物的一个重要组分。有关哺乳动物p67phox(NoxR的同源物)的研究报道较多，而揭示NoxR在真菌中生物学作用的研究工作才刚起步。本项目以稻瘟菌为研究对象，通过敲除、互补、突变、亚细胞定位、基因的表达谱分析、蛋白互作及活性氧的测定分析，揭示NoxR在稻瘟菌的致病性、无性侵染循环、营养菌丝生长、无性和有性繁殖过程中的生物学作用及作用机理。研究结果将有助于阐述稻瘟菌如何通过Nox调控ROS的产生而行使其在细胞分化和发育转变过程中的调控作用，并为以Nox酶复合物为靶标蛋白开展防控稻瘟病新型农药的研发提供理论依据。

NADPH氧化酶（Nox）产生的活性氧（ROS）在多细胞真核生物中主要参与宿主的免疫或防卫、细胞增殖与分化、信号传导及离子运输等过程。Nox酶是一个多组分复合物，NoxR是该复合物的一个重要组分。本项目以稻瘟菌的NoxR为研究对象，揭示其在丝状真菌中的作用机制。通过敲除、互补分析发现，NoxR的缺失突变导致稻瘟菌产孢量减少并丧失致病性；分析NoxR缺失突变体侵染循环各步骤发现，NoxR缺失突变体附着胞形成延缓，成熟附着胞膨压降低，且actin形成的环状有序结构消失，最终引起致病性的丧失；外加H2O2能部分恢复稻瘟菌的侵染能力；为了研究NoxR在侵染过程的表达动态，构建并将NoxR::GFP转化NoxR的缺失突变体，发现稻瘟菌各主要侵染结构中均可观察到绿色荧光，且在分生孢子和成熟附着胞中荧光相对更强；Nox氧化酶的缺失破坏了营养菌丝中ROS的极性梯度分布；将NoxR缺失突变体与野生性S1528菌株进行有性杂交，发现NoxR缺失突变体仍能够形成子囊孢子，但所形成子囊孢子的萌发率却显著降低；NoxR突变分析发现，R101、TPR结构域或AD基序的突变，均导致稻瘟菌丧失致病性，表明上述氨基酸或结构域的突变导致NoxR功能的改变，因此推断R101是NoxR的关键氨基酸，TPR和AD是NoxR的重要结构域。