稻瘟菌MgORP1基因敲除突变株的构建及其表型分析

[目的]了解稻瘟病菌中氧固醇结合蛋白(oxysterol-binding proteins related proteins,缩写为ORPs)家族成员组成情况,构建MgORP1基因缺失突变株和互补株,对MgORP1基因功能进行初步研究.[方法]以ORPs家族的典型结构域"ORD"为靶标,对稻瘟病菌基因组数据库进行BlastP搜索.通过同源重组的策略,构建MgORP1基因缺失突变体,再通过重新导入该基因全长片段获得互补株.然后对野生型、突变体和互补株进行菌落、分生孢子和附着胞形态或形成情况、以及致病力进行比较分析.[结果]稻瘟病菌基因组中含有6个可能的ORPs族蛋白,其中MgORP1基因的破坏降低了稻瘟菌在完全培养基上的菌落生长速率和产孢量.但对菌丝、分生孢子和附着胞的形态,以及在水稻上的致病力没有明显影响.[结论]MgORP1基因可能与稻瘟病菌的菌落生长和产孢量相关.     

烟草C2H2锌指蛋白转录因子家族成员的鉴定与表达分析

C2H2锌指蛋白转录因子家族在真核生物中具有重要的生物学功能,广泛参与植物叶的发生、花器官的调控、侧枝的形成及逆境胁迫等生命过程。植物C2H2锌指蛋白不仅结合DNA和RNA,而且与蛋白质之间相互作用。本研究利用普通烟草(Nicotiana tabacum)基因组数据库,运用Blastp比对,结合Pfam和SMART分析,鉴定了118条普通烟草C2H2锌指蛋白家族成员;对烟草C2H2锌指蛋白家族进行了进化树分析、结构域分析、物理化学性质分析、染色体定位、基因结构分析、三维结构分析及组织表达分析等。结果表明：不同成员的氨基酸长度差异较大;系统进化及结构域分析显示,所有C2H2家族成员可以被分为5个亚家族,同一亚家族成员之间在结构域和理化性质上呈现较高一致性;每个成员都含有C2H2结构域,在数量上存在较大差异;将所有基因家族成员定位在22条染色体上;组织表达分析表明,每个C2H2亚家族都有成员在不同组织中表达,在叶及根中有些基因的表达量较高。     

基因表达分析稻瘟病菌中8个假定RhoGAP蛋白与几丁质合酶的关系

通过分析稻瘟病菌Rho GAP家族基因与几丁质合酶家族基因的表达关系,研究该家族基因对细胞壁形成的影响。利用不同生物信息学软件对Rho GAP家族进行序列分析,运用RT-PCR技术获得了该家族基因的部分c DNA序列,通过实时荧光定量技术分析Rho GAP基因与几丁质合酶基因的表达关系。结果表明,稻瘟病菌数据库中8个Rho GAP基因均含有保守的GAP结构域,且为水溶性蛋白,蛋白分子量相对较大,系统进化分析结果显示,16个Rho GTP酶激活蛋白可分为两类;不同的几丁质合成酶基因在不同Rho GAP基因突变体中的表达量不同,总的趋势是上调的。说明Rho GAP基因家族蛋白可能参与了稻瘟病菌不同阶段细胞壁的合成,本结果为进一步研究Rho GAP家族基因参与多样性的代谢途径奠定了基础。     

辣椒疫霉MAPK基因家族的鉴定及生物信息学分析

[目的]筛选鉴定辣椒疫霉MAPK基因家族的成员,探讨其基因结构、功能域分布和进化关系。[方法]以辣椒疫霉基因组数据库为平台,搜索MAPK家族成员,并利用生物信息学手段对其基因结构、蛋白功能域及系统进化进行分析。[结果]辣椒疫霉MAPK家族包含16个基因,且在基因组中随机分布,每个基因都含有高度保守的激酶结构域;其中5个不含内含子,4个为非典型磷酸化唇序列,3个含有PH、WW、EF-H等与细胞信号转导相关的功能域;在进化关系上,辣椒疫霉MAPK较真菌相对独立。[结论]首次对辣椒疫霉MAPK基因家族进行鉴定和生物信息学分析,该家族共有16个成员,含有激酶结构域、磷酸化唇序列及信号转导相关蛋白功能域,进化上独立于真菌。     

参与丝状真菌次级代谢Zn(Ⅱ)2Cys6锌簇蛋白转录因子的生物信息学分析

本研究根据在GenBank中已登录的扩展青霉(Penicillium expansum)中棒曲霉素簇转录因子PePatL、棒曲霉菌(Aspergillus clavatus)中棒曲霉素簇转录因子PatL、构巢曲霉(A.nidulans)中柄曲霉素转录因子AFLR、黄曲霉(A.flavus)中黄曲霉毒素转录因子AFLR、长毛柄孢壳菌(Podospora comata)中黑色素转录因子Cmrlp、轮状镰刀霉菌(Fusarium verticillioides)中富马菌素转录因子Fum21p、烟曲霉菌(As-pergillus fumigatus)中神经胶质毒素转录因子GliZ、紫红曲霉(Monascus purpureus)中橘霉素转录因子CtnR等8个参与丝状真菌次级代谢的Zn(Ⅱ)2Cys6锌簇蛋白转录因子,应用生物信息学软件预测了其保守结构域、疏水性、蛋白跨膜、亚细胞定位、二级结构、三级结构和蛋白相互作用网络等.结果显示:它们均具有保守区域为CX2CX6CX6CX2CX6C的锌指结构,且N-端都存在保守的GAL4域,富含丝氨酸(Ser),无明显跨膜结构域,无信号肽,为定位于细胞核的亲水性不稳定蛋白,属于非分泌型蛋白.蛋白序列在多个氨基酸位点均存在不同程度的磷酸化,其中丝氨酸发生磷酸化程度相对最高,在不同位置的磷酸化水平也不同.它们的二级结构均主要以无规则卷曲为主,三级结构也较为相似.蛋白相互作用网络预测8个转录因子的活性可以通过与其他全局性转录因子或蛋白间的相互作用进行调节.本研究的结果将为进一步研究丝状真菌次级代谢转录因子在次级代谢产物生物合成过程中的生物学功能提供一定的基础.     

稻瘟病菌不同生长期蛋白精氨酸甲基转移酶基因的表达分析

精氨酸甲基化是一种广泛存在于真核生物中的蛋白质翻译后修饰,其主要过程为蛋白质精氨酸甲基转移酶(Protein arginine methyltransferases,PRMTs)催化S-腺苷甲硫胺酸(S-adenosylmethionine,SAM)提供的甲基基团转移到蛋白质精氨酸侧链胍基基团上。由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)侵染水稻引起的稻瘟病,每年均会为水稻生产造成严重损失。近年来稻瘟病菌和水稻已成为研究植物病原真菌与寄主植物互作的理想模式生物。生物信息学分析表明,稻瘟病菌中含有4个PRMT基因(Mo PRMT1-4),经蛋白序列比对分析发现,它们均含有保守的甲基转移酶结构域;构建系统发育树,表明稻瘟病菌PRMTs在丝状真菌中高度保守;通过提取稻瘟病菌在不同生长和侵染时期的m RNA,利用实时荧光定量PCR技术,分析稻瘟病菌PRMTs基因的表达谱,发现Mo PRMT1在侵染后24 h表达量达到最高峰,而其他阶段表达水平基本一致;Mo PRMT2与其他3个基因相比,各阶段表达量均较低,且各时期表达水平也没有明显变化;Mo PRMT3在芽管和附着胞发育阶段表达量较高,Mo PRMT3和Mo PRMT4在成熟附着胞时期表达量均达到最高,Mo PRMT4在侵染后42 h也出现表达峰值。这些数据表明PRMTs基因对于稻瘟病菌的侵染致病可能起重要调控作用。     

免疫球蛋白基因的转录调控

免疫球蛋白(Ig)的表达是B细胞特异性和发育阶段特异性的事件.Oct2、NF-kB和HLH蛋白与Ig基因细胞特异转录有关.Oct2含有POU结构域,属POU转录调控因子家族;NF-kB有rel-like结构域,属rel-like转录调控因子家族;HLH蛋白特征性结构为螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH)结构域,已报道的HLH蛋白都与转录调节有关.     

核盘菌AROM蛋白的三级结构分析

核盘菌编码AROM蛋白的arom基因已经被克隆测序,本文根据该基因翻译的氨基酸序列用同源模建方法和从头模建方法分析了AROM蛋白各结构域的三级结构和功能位点,以及该蛋白二聚体可能的组装方式。结果表明,核盘菌AROM蛋白的脱氢奎尼酸合酶结构域进一步由N-端含有一个Rossmann折叠的α/β结构域和C-端的α螺旋结构域组成;5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶结构域则由两个相似结构域组成,每个结构域含有不同拷贝数的β折叠和α螺旋;莽草酸激酶结构域的N-端由三个β折叠组成;脱氢奎尼酸酶结构域为(α2β2)3多肽,在N-端有一对反平行的β链,在C-端有loop环;莽草酸脱氢酶结构域含有一个由α/β组成的催化结构域和一个含有Rossmann折叠的NADPH结合结构域。     

原始小球藻AP2转录因子的生物信息学分析

为了揭示原始小球藻AP2基因家族编码蛋白的理化特性、分子功能和遗传进化特征,该文对原始小球藻AP2基因家族的蛋白成员进行了详细的生物信息学预测和分析,并利用PrtoParam、Pfam 3.20、Protscale等在线工具分析了原始小球藻AP2家族所包含的8个蛋白成员。结果表明:该家族成员含有的氨基酸数为247(XP_011395646.1)到715(XP_011401904.1),理论等电点最大为9.39(XP_011396011.1)、最小为5.81(XP_011398158.1); 家族中各个成员所含有的保守结构域的位置和数量都各不相同; 所有蛋白成员均无信号肽,均不包含跨膜螺旋,不具有跨膜区域; 蛋白成员中最大亲水性值为-3.222(XP_011398158.1),最大疏水性值为2.333(XP_011401904.1),且所有成员的平均亲疏水性值均小于0; 成员中有多个磷酸化位点值远超标准值0.5,最大磷酸化位点值为0.998; 该基因家族的蛋白成员二级结构的组分含量从大到小排序均为无规则卷曲>α-螺旋>延伸链>β-转角,推测α-螺旋和无规则卷曲是其二级结构的主要方式,延伸链和β-转角则分散在所有蛋白成员的氨基酸链中; 所有成员的三级结构分析中均能观察到α-螺旋、β-折叠、β-转角以及N端和C端; 系统进化分析结果表明,在其余15个物种中,与原始小球藻亲缘关系最远的是金牛介球菌(Ostreococcus tauri),亲缘关系最接近的是小球藻(Chlorella variabilis NC64A)和螺旋孢子虫(Helicosporidium),较接近的是苦参3号(Picochlorum sp. SENEW3)。该研究较系统地分析了原始小球藻AP2蛋白家族的理化特性、保守基序及系统进化关系,为进一步研究原始小球藻AP2转录因子功能和互作关系提供一定参考依据。     

番茄B3超家族成员鉴定及生物信息学分析

B3超家族是一类含有B3功能域(与DNA结合的高度保守结构域)的转录因子,在植物生长发育过程中起重要作用。本研究采用生物信息学的方法,利用Pfam中的B3保守结构域序列检索番茄(Solanum lycopersicum L.)蛋白序列,确定了97个B3超家族基因。对番茄B3超家族成员进行了系统进化树分析、染色体定位、结构域分析、组织表达和诱导表达分析等。番茄B3超家族分为LAV、ARF、RAV和REM 4个亚家族,每个亚家族中的数量分别为4、22、9和62个,且在进化树中形成明显不同的分支,每个亚家族都进行了系统进化和结构域分析;番茄12条染色体都含有B3超家族基因;11个成员的表达模式表明,B3超家族同一亚家族成员也具有不同的时空表达模式;在干旱、盐和高温胁迫处理下,部分成员响应强烈并且响应不同的外界信号;而对于ABA处理响应非常弱。本研究将为B3基因超家族成员的生物学功能研究提供参考。     

水稻稻瘟菌抗性相关蛋白的双向电泳分析

建立抗感水稻品种受稻瘟菌侵染和未侵染蛋白质的双向凝胶电泳图谱,分析其差异表达的蛋白,寻找稻瘟病的抗性相关蛋白,以阐明稻瘟病的发病机制。采用TCA/丙酮沉淀法提取四种愈伤组织材料的总蛋白并采用固相pH梯度( immobilized pH gradient, IPG)双向凝胶电泳( two-dimensional gel electrophshiya, oresis, 2-DE)分离四种材料总蛋白质, 凝胶经银染显色后,用PDQuest图像分析软件进行比较分析、识别差异表达的蛋白质。成功获得抗感水稻品种受稻瘟菌侵染和未侵染蛋白质的双向凝胶电泳图谱。获得未侵染内香优2号平均蛋白点数为447个,汕优63平均蛋白点数为440个;侵染后抗性品种内香优2号平均蛋白数为523个,感性品种汕优63平均蛋白质点数为326个。内香优2号未经侵染和侵染后图谱匹配率达 89%和 87%,汕优63未经侵染和侵染后图谱匹配率达86％和85％。内香优2号的差异表达蛋白点数为76个,汕优63的差异表达蛋白点数为114个。两者间存在一些差异表达的蛋白质,为阐明稻瘟病的发病机制打下了坚实的基础。     

水稻品种多样性田间稻瘟病菌群体遗传结构分析

利用稻瘟病菌的一段倒位重复序列Pot2设计的一对引物,采用rep—PCR分子指纹技术对来自石屏县净种杂交稻田块、净种糯稻田块以及间种杂交稻糯稻田间的251个稻瘟病单孢分离菌株进行扩增．结果表明,所有供试菌株均分别扩增到9—17条DNA带,大小从400bp到23kb左右,但大多数带主要集中在5—10kb之间．所有菌株共扩增出的DNA指纹带中,约65％的为多态性DNA带,35％的为共同扩增带．将供试菌株扩增带诺进行聚类分析,比较间裁与净载田间病菌群体遗传结构的组成差异结果表明,在不同遗传相似水平,菌株遗传宗群复杂度与栽培方式有一定相关性。间栽田间病菌遗传宗群较净栽田问复杂,为3—5个,且优势宗群群不明显;而在净栽糯稻或净栽杂交稻田间遗传宗群较为简单,只有1—3个,且优势宗群明显．本试验结果证明水稻品种多样性有利于稻瘟病菌稳定化选择。     

A simple protocol for isolation of fungal DNA

Genomic DNA was isolated from as little as 2 mg dry biomass of Magnaporthe grisea by microwave treatment within 30 s. The quantity of DNA was good enough for PCR analysis and Dot blot hybridization. This technique can be used for various studies, such as DNA fingerprinting to study the population structure of the phytopathogen in different regions, and for a quick screening of M. grisea transformants.     

MGOS: A resource for studying Magnaporthe grisea and Oryza sativa interactions

The MGOS (Magnaporthe grisea Oryza sativa) web-based database contains data from Oryza sativa and Magnaporthe grisea interaction experiments in which M. grisea is the fungal pathogen that causes the rice blast disease. In order to study the interactions, a consortium of fungal and rice geneticists was formed to construct a comprehensive set of experiments that would elucidate information about the gene expression of both rice and M. grisea during the infection cycle. These experiments included constructing and sequencing cDNA and robust long-serial analysis gene expression libraries from both host and pathogen during different stages of infection in both resistant and susceptible interactions, generating >50,000 M. grisea mutants and applying them to susceptible rice strains to test for pathogenicity, and constructing a dual O. sativa-M. grisea microarray. MGOS was developed as a central web-based repository for all the experimental data along with the rice and M. grisea genomic sequence. Community-based annotation is available for the M. grisea genes to aid in the study of the interactions.     

稻瘟病菌单克隆抗体的研制及其对稻瘟病菌附着胞形成的影响

稻温病菌的分生孢子、芽管、附着胞的混合物作为抗原免疫BALB/c小鼠,取免疫小鼠的脾细胞与SP2/0骨髓瘤细胞在50%PEG下融合成杂交瘤细胞,用间接ELISA筛选阳性孔,获11株单克隆抗体。间接免疫荧光试验表明其中4株单克隆抗体2B4、4A1、1D1和2H4分别与孢子、芽管或附着胞有特异性结合;Western blotting分析发现2B4、4A1、1D1单克隆抗体分别与孢子、芽管表面的提取物有不同的结合带;此四株单克隆抗体均干扰稻温病菌附着胞形成,并抑制稻温病菌在叶表的致病性。     

Genome organization and evolution of the AVR-Pita avirulence gene family in the Magnaporthe grisea species complex

The avirulence (AVR) gene AVR-Pita in Magnaporthe oryzae prevents the fungus from infecting rice cultivars containing the resistance gene Pi-ta. A survey of isolates of the M. grisea species complex from diverse hosts showed that AVR-Pita is a member of a gene family, which led us to rename it to AVR-Pita1. Avirulence function, distribution, and genomic context of two other members, named AVR-Pita2 and AVR-Pita3, were characterized. AVR-Pita2, but not AVR-Pita3, was functional as an AVR gene corresponding to Pi-ta. The AVR-Pita1 and AVR-Pita2 genes were present in isolates of both M. oryzae and M. grisea, whereas the AVR-Pita3 gene was present only in isolates of M. oryzae. Orthologues of members of the AVR-Pita family could not be found in any fungal species sequenced to date, suggesting that the gene family may be unique to the M. grisea species complex. The genomic context of its members was analyzed in eight strains. The AVR-Pita1 and AVR-Pita2 genes in some isolates appeared to be located near telomeres and flanked by diverse repetitive DNA elements, suggesting that frequent deletion or amplification of these genes within the M. grisea species complex might have resulted from recombination mediated by repetitive DNA elements.     

A multilocus gene genealogy concordant with host preference indicates segregation of a new species, Magnaporthe oryzae, from M. grisea

Magnaporthe oryzae is described as a new species distinct from M. grisea. Gene trees were inferred for Magnaporthe species using portions of three genes: actin, beta-tubulin, and calmodulin. These gene trees were found to be concordant and distinguished two distinct clades within M. grisea. One clade is associated with the grass genus Digitaria and is therefore nomenclaturally tied to M. grisea. The other clade is associated with Oryza sativa and other cultivated grasses and is described as a new species, M. oryzae. While no morphological characters as yet distinguish them, M. oryzae is distinguished from M. grisea by several base substitutions in each of three loci as well as results from laboratory matings; M.oryzae and M. grisea are not interfertile. Given that M. oryzae is the scientifically correct name for isolates associated with rice blast and grey leaf spot, continued use of M. grisea for such isolates would require formal nomenclatural conservation.     

RAR1, ROR1, and the actin cytoskeleton contribute to basal resistance to Magnaporthe grisea in barley

The fungus Magnaporthe grisea, the causal agent of rice blast disease, is a major pathogen of rice and is capable of producing epidemics on other cultivated cereals, including barley (Hordeum vulgare). We explored the requirements for basal resistance of barley against a compatible M. grisea isolate using both genetic and chemical approaches. Mutants of the RAR1 gene required for the function of major resistance gene-mediated resistance and mutants of the ROR1 and ROR2 genes required for full expression of cell-wall-penetration resistance against powdery mildew pathogens were examined for macroscopic and microscopic alterations in M. grisea growth and symptoms. RAR1 contributed to resistance in epidermis and mesophyll at different stages of fungal infection dependent on the MLO/mlo-5 status. Whereas no ROR2 effect was detected, ROR1 was found to contribute to cell-wall-penetration resistance, at least in the epidermis. Application of the actin agonist cytochalasin E promoted cell wall penetration by M. grisea in a dose-dependent manner, demonstrating an involvement of the actin cytoskeleton in penetration resistance.     

稻瘟菌诱导的水稻 WRKY 基因OsWRKY52 的分离和鉴定

WRKY 蛋白参与植物对生物或非生物胁迫反应和一些发育、代谢过程,在植物中组成一个转录因子大家族 . 从水稻 cDNA 文库中分离到一个新的 WRKY 基因——— OsWRKY52 cDNA ,包括一个 1 719 bp 的开放读码框,推测编码一个由 572 个氨基酸组成的蛋白质,与燕麦 (Avena sativa) AsWRKY1 具有 54 ％的氨基酸一致性 . 该基因被非亲和性稻瘟菌快速诱导 . 凝胶阻滞实验结果表明,原核表达的 OsWRKY52 能与水稻 PR1a 启动子上的 W 盒元件特异结合 . 采用酵母单杂交体系的方法证明了 OsWRKY52 具有转录激活活性 , 其丝氨酸岛、苏氨酸岛和 C 端的富酸性氨基酸区是负责转录激活的区域 . 这些结果提示 OsWRKY52 作为一个转录激活子,可能参与植物对稻瘟菌的应答反应 .