禾谷鐮刀菌組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HATs)和泛素化相關(guān)基因FgUbx5的功能研究.pdf

1、禾谷鐮刀菌(Fugarium graminearum)引起的小麥赤霉病是一種毀滅性病害。該病害不僅導(dǎo)致小麥產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)損失，而且產(chǎn)生的真菌毒素也會(huì)造成糧食污染，嚴(yán)重威脅人畜健康。了解禾谷鐮刀菌生長(zhǎng)發(fā)育及致病分子機(jī)制是有效控制該病害的重要前提。蛋白乙?；头核鼗趦?nèi)的表觀遺傳修飾在寄主植物與病原菌的互作中起重要作用。本文從禾谷鐮刀菌PH-1基因組中鑒定了4個(gè)組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶（HATs）基因和1個(gè)泛素化相關(guān)基因FgUbx5，從基礎(chǔ)表型性狀、轉(zhuǎn)

2、錄組水平和蛋白水平等方面進(jìn)行研究，以期揭示它們?cè)诤坦如牭毒L(zhǎng)發(fā)育及致病過(guò)程中的作用機(jī)制。
　　一、禾谷鐮刀菌組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育及組蛋白乙?；揎椀挠绊?br>　　(1)禾谷鐮刀菌組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的影響:從基因組數(shù)據(jù)庫(kù)檢索得到4個(gè)HATs基因，F(xiàn)gGCN5，F(xiàn)gRTT109，F(xiàn)gSAS2和FgSAS3，突變菌株表型測(cè)定發(fā)現(xiàn)FgGCN5和FgSAS3對(duì)禾谷鐮刀菌菌絲生長(zhǎng)速率、脅迫反應(yīng)、分生孢子產(chǎn)量、有性生殖、致病力

3、和DON毒素產(chǎn)量均有顯著影響，F(xiàn)gRTT109對(duì)分生孢子產(chǎn)量、有性生殖、致病力有顯著影響;FgSAS2顯著影響菌絲生長(zhǎng)速率和分生孢子的產(chǎn)量。
　　(2)禾谷鐮刀菌組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶基因FgGCNS和FgSAS3對(duì)乙?；揎椀挠绊慒gGCN5基因缺失導(dǎo)致H3的K9、K14、K18和K27的乙?；斤@著降低，表明FgGCN5調(diào)控以上位點(diǎn)的賴(lài)氨酸乙?；?，F(xiàn)gSAS3基因缺失導(dǎo)致H3的K4和K14位點(diǎn)乙酰化信號(hào)強(qiáng)度顯著降低，說(shuō)明FgSAS

4、3特異地催化以上兩個(gè)位點(diǎn)的乙酰化，且H3K14的完全乙?；枰狥gSAS3和FgGCN5的共同參與。
　　二、禾谷鐮刀菌組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶基因FgGCN5和FgSAS3的代謝調(diào)控研究
　　轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析顯示兩個(gè)突變菌株中分別有3375個(gè)和2438個(gè)差異表達(dá)基因。進(jìn)一步生物信息學(xué)分析表明FgGCN5基因參與多種生物學(xué)過(guò)程，主要包括核糖體生物合成，rRNA加工，ncRNA加工和細(xì)胞氨基酸代謝過(guò)程，F(xiàn)gSAS3基因主要參與氧化還原，

5、跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)和碳代謝。在這些差異基因中多種轉(zhuǎn)錄因子、有性發(fā)育、致病力及次生代謝相關(guān)基因的表達(dá)量顯著下調(diào)。
　　三、禾谷鐮刀菌泛素化相關(guān)基因FgUbx5對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的影響
　　對(duì)FgUbx5基因缺失菌株表型測(cè)定發(fā)現(xiàn)，其生長(zhǎng)速率下降，菌落呈現(xiàn)不規(guī)則形態(tài)，孢子產(chǎn)量降低，有性生殖能力喪失，產(chǎn)毒能力下降，活性氧累積量增加，致病能力顯著下降，對(duì)多種脅迫劑的敏感性增加。
　　四、禾谷鐮刀菌泛素化相關(guān)基因FgUbx5的代謝調(diào)控研究
　

6、　轉(zhuǎn)錄組分析顯示突變體中共有2664個(gè)差異表達(dá)基因，GO富集分析表明FgUbx5主要參與蛋白跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，F(xiàn)gUbx5的缺失導(dǎo)致蛋白總泛素化水平增加，說(shuō)明FgUbx5參與蛋白泛素化降解，親和捕獲質(zhì)譜分析共篩選出71個(gè)與FgUbx5相互作用的候選蛋白。CoIP試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了FgUbx5與Cdc48之間的互作關(guān)系。
　　綜上所述，組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶和FgUbx5基因在禾谷鐮刀菌的生長(zhǎng)發(fā)育及致病性等方面具有至關(guān)重要的作用。這為解析禾谷鐮刀菌