Prp19复合体多余组分调控稻瘟菌致病性与生长发育的作用和机理

The rice blast fungus, Pyricularia oryzae, is one of the models for investigating plant fungal pathogenesis. But roles of splicing factors in fungal pathogenicity and development were seldom reported until now. Previously, the applicant found that most components of the Prp19-associated complex of the spliceosome are conserved and common among eukaryotes, but the Prp19-associated complex in P. oryzae and other higher eukaryotes contain components that do not exist in lower eukaryotes including the budding yeast, and called them as extra components of the Prp19-associated complex. In this project, the applicant will investigate roles of four extra components of the Prp19-associated complex in P. oryzae in fungal pathogenicity and development, and mechanism of different extra components regulating fungal pathogenicity and development, including: 1) analyzing roles of the four extra components in fungal pathogenicity and development, gene expression patterns, and their interacting proteins; 2) analyzing target introns and the corresponding genes controlled by the four extra components; 3) comparing and classifying the introns regulated by different extra components, and summarizing sequence features of the introns. Overall, this project will not only illustrate plant fungal pathogenesis from a new angle but also provide references for investigating roles and mechanisms of components of the Prp19-associated complex in animals and plants.

稻瘟菌是研究植物病原真菌致病机理的模式物种之一，但目前关于剪切因子在其致病性与生长发育中作用的报道很少。前期研究结果表明：剪切体的Prp19复合体的大部分组分在真核生物中是保守共有的，但稻瘟菌和其它高等真核生物的Prp19复合体具有低等真核生物如出芽酵母的Prp19复合体不存在的组分，称之为Prp19复合体多余组分。本项目拟对稻瘟菌中Prp19复合体的4个多余组分在其致病性和生长发育中的作用，及不同多余组分调控稻瘟菌致病性和生长发育的机理进行研究，内容包括：解析各多余组分在稻瘟菌致病性和生长发育中的作用、表达动态及互作蛋白；解析各多余组分调控的靶标内含子及对应的基因；分析比较各多余组分调控内含子的异同，对内含子进行分类并挖掘其序列特征。本项目结果不但会从新的角度来解析植物病原真菌的致病机理，而且可为动植物中Prp19复合体同源物的功能研究提供参考。

稻瘟菌是研究植物病原真菌致病机理的模式物种之一，但目前关于剪切因子在其致病性与生长发育中作用的报道很少。在本项目中，我们研究解析了稻瘟菌Prp19复合体的4个多余组分（稻瘟菌和其它高等真核生物的Prp19复合体具有低等真核生物如出芽酵母的Prp19复合体不存在的组分，称之为Prp19复合体多余组分）在病菌致病和生长发育中的作用及其分子机制。通过比较野生型菌株与Prp19复合体4个多余组分的基因敲除体菌株在稻瘟菌营养菌丝生长、产孢、附着胞形成和对寄主致病力上的差异，确定了Prp19复合体4个多余组分在稻瘟菌致病与发育中的作用。亚细胞定位分析结果表明稻瘟菌Prp19复合体4个多余组分均定位于细胞核。RT-qPCR结果表明Prp19复合体4个多余组分在稻瘟菌致病和生长发育过程中均有不同程度的表达。通过酵母双杂交和免疫共沉淀实验确定了4个多余组分在稻瘟菌Prp19复合体中的蛋白互作网络。通过比较转录组分析确定了Prp19复合体4个多余组分调控的靶标基因和内含子的异同。进一步结合稻瘟菌已发表的功能基因集，确定了Prp19复合体4个多余组分与致病和生长发育相关的靶标基因，并分析了受多余组分Pcg1调控的一个致病新基因PCG5的功能。通过比较转录组数据和RT-PCR实验确定了受Pcg1调控的内含子的特征，表现为内含子长度偏短，主要富集在50-110 bp，富含碱基A，且内含子中含有碱基A的比例与该内含子的剪切效率成正比。此外，我们还解析了Prp19复合体组分Cwf15调控稻瘟菌致病力与生长发育的分子机制，发现了Prp19复合体组分Cdc5具有参与核酸结合的两个互作界面。综上所述，本项目研究首次在植物病原真菌中系统地解析了稻瘟菌Prp19复合体多余组分的病理学功能及其发挥作用的分子机制，可为其它病原真菌和动植物中Prp19复合体多余组分同源物的功能研究提供的参考。