现在的位置: 旱区作物逆境生物学国家重点实验室» 科研动态»

我室许金荣教授团队揭示禾谷镰刀菌侵染过程中的分子识别机制

    禾谷镰刀菌是引起小麦赤霉病的主要致病菌,除了造成小麦产量的损失,其分泌的脱氧雪腐镰刀菌烯醇等真菌毒素还可污染小麦及小麦制品,是食品安全的重要威胁。禾谷镰刀菌的侵染受到了精确的分子调控,对寄主的识别是侵染反应启动的基础和前提。GPCR是一大类膜蛋白受体的统称,很可能介导了禾谷镰刀菌侵染过程中的分子识别。目前有超过30%的临床药物是以人类的GPCR为靶点研制的,却没有针对病原真菌GPCR设计的抗真菌剂,可见在真菌GPCR的研究领域还有很大的空间和前景。

201963日,我室许金荣教授团队以长文形式在Nature Microbiology期刊上发表了题为An expanded subfamily of G-protein-coupled receptor genes in Fusarium graminearum required for wheat infection的研究论文,系统性阐述了禾谷镰刀菌侵染过程中GPCR介导的分子识别和信号传导机制,并发现禾谷镰刀菌中存在一类扩张的GPCR亚家族,该亚家族成员主要在侵染阶段特异表达。

在该研究中,许金荣教授团队对禾谷镰刀菌的105GPCR基因进行了系统敲除,发现其中的3个是禾谷镰刀菌负责识别小麦穗的主效GPCR。其中Giv1主要负责对小麦穗表面的识别并调控了侵染结构的形成,而Giv2Giv3则主要识别植物组织内部物质,调控侵染菌丝的分化及扩展。研究还鉴定了GPCR下游的信号通路(cAMP-PKAGpmk1 MAPK信号通路),并通过过激活下游信号通路以及信号通路关键激酶的进核等实验,进一步明确GPCR和下游信号通路的上下游关系。研究还发现,在禾谷镰刀菌中存在一个GPCR亚家族,这个含有22个成员的GPCR亚家族中只有3个成员在稻瘟菌和粗糙脉胞菌中能找到同源基因。结合表达模式的数据分析,发现这个亚家族的多数成员均为侵染时期特异表达,且几乎都位于快速基因组区。因而将其命名为EIGfor expanded infection-related GPCR genes)亚家族。研究者在EIG亚家族成员启动子区域发现了一个非常保守的基序。这一保守的基序直接介导了EIG亚家族成员在侵染时期的表达。

禾谷镰刀菌中扩张出的侵染相关GPCR亚家族

    江聪副研究员为论文的第一作者,许金荣教授为论文的通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、西北农林科技大学双一流旱区作物与逆境生物学学科群等项目的资助。