稻瘟病菌光感受器编码基因的生物学功能研究

Light can regulate many physiological activities of fungi, including growth and development, pathogenicity and so on. However, the mechanism of light in the pathogenicity of Magnaporthe oryzae is still unclear. We identified five homologous genes encoding photoreceptors in Magnaporthe oryzae. Previous studies revealed that the photoreceptor genes MoWC-2 and MoCRY-1 play a key role in the light-dependent disease suppression. In this project, we will conduct a comprehensive and systematic study on these genes. The following aspects will be involved in this project: 1) The effect of light on the growth and pathogenicity of mutants; 2) Analysis of subcellular localization and spatiotemporal expression; 3) Functional analysis of PAS domain; 4) Searching for candidate interaction proteins and downstream signal networks. This study will be significantly important to elucidate how photoreceptor-coding genes regulate the growth and pathogenicity of rice blast fungus , and then provide a theoretical and practical significance to control the harm of rice blast by use of light.

光能够调控真菌许多的生理活动，包括生长发育、致病等过程，然而目前光在稻瘟病菌致病过程中的作用机制尚不清楚。我们在稻瘟病菌基因组中鉴定到5个功能未知的光感受器编码基因，并对其进行逐个敲除。前期研究工作发现稻瘟病菌感光基因MoWC-2和MoCRY-1的敲除突变体在侵染初期光刺激条件下致病力明显增强，推定稻瘟病菌MoWC-2和MoCRY-1参与侵染初期光刺激下的病害抑制。本项目拟紧密围绕稻瘟病菌的5个光感受器编码基因展开全面、系统的研究，主要内容包括：1）光对各敲除突变体生长发育和致病力的影响；2）亚细胞定位与时空表达分析；3）感光结构域的功能分析；4）寻找候选互作蛋白及光信号下游的信号网络。本研究对阐明稻瘟病菌光感受器编码基因调控生长发育和致病性的分子机制提供理论与实验依据，进而对利用光来控制稻瘟病的发生具有重要的理论意义与实际价值。

光作为重要的环境因素，影响着真菌许多的生理活动，包括生长发育、致病等过程。本课题通过基因敲除、互补、表型分析及转录组分析对光感受器编码基因的生物学功能进行了研究，其主要成果包括：1）获得了MoWC-2、MoCRY-1、MoVVD和MoPHR-1 4个基因的敲除突变体；2）通过表型分析筛选出光条件下有表型缺陷的ΔMocry-1和ΔMowc-2突变体，ΔMowc-2突变体菌丝发育完全丧失了光周期带型，且产孢减少，致病力减弱；ΔMocry-1突变体在侵染初期光刺激条件下致病力明显增强；3）亚细胞定位分析表明，MoCry-1和MoWc-2在营养生长阶段，细胞质和细胞核中都有明显的分布；4）高通量测序技术对野生型和ΔMocry-1、ΔMowc-2突变体进行转录组测序分析，与野生型相比，ΔMocry-1突变体显著差异表达基因有132个，其中103个基因表达量上调，29个基因表达量下调。ΔMowc-2突变体显著差异表达基因有666个，其中388个基因表达量上调，278个基因表达量下调；5）采用亲和纯化技术研究与MoCry-1和MoWc-2互作的蛋白，目前正在质谱鉴定。综合上述结果，本研究为阐明MoWC-2和MoCRY-1调控稻瘟病菌生长发育和致病性的分子机制奠定了坚实的工作基础。项目资助发表SCI论文1篇，待发表1篇。培养硕士生1名，已取得硕士学位，目前博士在读。