稻瘟病菌细胞自噬MgATG1激酶复合体功能研究

稻瘟病菌是植物病原真菌致病机理的研究模式。本研究组发现，细胞自噬过程与稻瘟病菌的致病性密切相关，MgATG1基因缺失，稻瘟病菌细胞自噬过程被阻断，稻瘟病菌的产孢能力下降，分生孢子萌发延迟，附着胞膨压降低，致病性丧失；然而，分别缺失稻瘟病菌细胞自噬"MgATG1激酶复合体"中的其它单个基因（例如MgATG13或者MgATG17），细胞自噬过程没有被阻断，这与酵母中的研究结果不同。因此，本项目通过分析"MgATG1激酶复合体"中各个基因的功能，各基因亚细胞定位以及基因之间互作关系，揭示"MgATG1激酶复合体"在稻瘟病菌生理生化、细胞结构、形态发育及致病过程中的作用机制，阐明此复合体在稻瘟病菌致病过程中的地位，为稻瘟病菌细胞自噬分子机制和致病机理的研究奠定理论基础。

本研究，获得了双基因敲除突变体，细致分析了单基因和双基因敲除突变体的表型；构建了融合表达载体，通过农杆菌介导的转化，获得荧光表达突变体，对“MoATG1激酶复合体”中各个基因的时空表达和细胞定位进行了分析。基因MoATG11，13，17单独缺失，其突变体的表型与野生型相似，没有显著差异，致病性没有发生改变。然而，MoATG1和MoATG13，MoATG17和MoATG11，MoATG13和MoATG17同时缺失，菌落形态发生改变，产孢量显著下降，致病性显著降低，细胞自噬过程也受到影响。利用MoATG8在突变体中的定位情况，分析了基因缺失对细胞自噬过程的影响。结果表明，MoATG8在野生型Guy11和单基因缺失突变体ΔMoATG11，ΔMoATG13，ΔMoATG17的分布差异不大，MoATG8均能在液泡中降解。MoATG8在双基因缺失突变体ΔMoATG11::13，ΔMoATG11::17，ΔMoATG17::13中，MoATG8不能在液泡中完全降解，部分MoATG8聚集在PAS上，不能被转运到其它位置进行降解利用；Western blot的结果验证了这个结论。.通过基因亚细胞定位分析，MoATG11定位在外围的膜系统上；MoATG13在细胞质中均匀分布；MoATG17聚集到特殊的点状结构上，初步定位PAS的位置。在MoATG17基因缺失的背景下，MoATG11的亚细胞定位发生改变，聚集成特殊的点状分布。.利用酵母双杂交系统，对“MgATG1激酶复合体”中的基因进行了互作分析。结果表明，MoATG13与MoATG17是直接互作的，在QDO培养基上能够生长，同时能够显色。然而，其他的基因直接，没有发生直接的互作关系。利用同源比对的方法，寻找到了复合体中的新基因MoATG101，该基因与MoATG13直接互作。该结果补充了“MgATG1激酶复合体”的组成。.酵母中Snf1激酶复合体与ATG1复合体之间存在互相调控的关系，因此，我们寻找了Snf1激酶复合体的各个组分，并且对其进行了初步分析。研究表明，MoGAL83，MoSNF1，MoSNF4的缺失，使稻瘟病菌的致病性完全丧失。该复合体与MoATG1复合体之间的关系，还在进一步的分析中。