摘要
水稻(Oryza sativa)作为最重要的粮食作物之一，其生产水平的稳定对保障世界范围的粮食安全起至关重要作用。由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的水稻稻瘟病(Rice Blast)严重损害水稻的品质和产量，因此被视为危害水稻生产最严重的病害之一。由于稻瘟病菌具有典型的侵染循环和成熟的分子遗传操作等特点，因此常被视为理想的模式病原菌，用以研究宿主植物和病原真菌之间的互作机制。深入探究稻瘟病菌的致病机理，对有效防控稻瘟病害发生和对其他植物致病真菌致病机理的认识具有重要意义。本研究从糖蛋白功能与底物筛选、小RNA(smallRNA，缩写为sRNA)筛选、醛脱氢酶功能研究等方面探究稻瘟病菌致病机制，取得了以下结果： (1)糖基化修饰普遍存在于真核生物中，是在糖基转移酶的催化下对分泌蛋白和膜蛋白进行翻译后的重要修饰。我们鉴定了一个稻瘟病菌2型糖基转移酶蛋白，命名为MoGT2，通过基因敲除与表型分析，发现其在稻瘟病菌菌丝生长、产孢和致病性中起重要作用。通过糖蛋白染色与蛋白质谱分析，我们鉴定到7个MoGT2潜在底物，为将来深入研究糖蛋白调控稻瘟病菌致病机制提供了重要的线索。 (2)sRNA是生物体内重要的基因表达调节因子，在植物和病原真菌的互作中，作为跨界密使发挥着重要作用。本研究从20个田间水稻品种中筛选出一个抗稻瘟病菌B157小种的水稻(Y33R)，通过比较抗病与感病品种(Co39)水稻叶片在不同接种时期的sRNA，以期阐明sRNA在水稻-稻瘟病菌互作中的作用与分子机制。研究结果显示：从感病品种叶片受侵染48小时后鉴定到215个已知微小RNA(microRNAs,缩写为miRNAs，是sRNA的其中一种)、182个新miRNAs；从感病品种叶片病斑部位纯化培养的稻瘟菌菌丝中鉴定到59个已知miRNAs、15个新miRNAs；而从纯培养的稻瘟病菌菌丝中鉴定到49个已知miRNAs、1个新miRNAs。剔除掉纯培养菌丝样本(作为本底)中鉴定到的miRNAs，筛选在侵染48小时后水稻叶片中、以及在病斑纯化培养菌丝中表达量高的miRNAs为潜在的跨界miRNAs。预测这些候选miRNAs的靶标基因并进行KO通路富集；其中发现自噬调控通路与过氧化平衡通路，提示稻瘟病菌侵染过程中可能通过靶向调节自身或水稻的自噬与过氧化平衡而促进致病侵染。我们比较感病品种与抗病品种受侵染48小时后叶片表达的sRNAs，一共鉴定了428个miRNAs，后续分析将从中筛选出抗病组与感病组表达差异显著的miRNAs并预测与验证其调控的靶标基因，从而深入研究水稻受稻瘟病菌特定生理小种侵染后感病或抗病反应差异的原因。本研究为将来深入研究sRNAs调控稻瘟病菌与水稻互作以及致病机制提供了大量材料。 (3)生长素化学成分为吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid，IAA)在调节植物生长发育过程中发挥重要作用。除植物外，多种微生物也能合成IAA，并可能使用IAA作为侵染宿主的毒力因子。本课题前期结果预测稻瘟病菌可能通过吲哚-3-丙酮酸(indole-3-pyruvic acid，IPA)途径合成IAA；我们选取了这一途径下游编码醛脱氢酶的2个基因，MoSUC1和MoBET3，通过基因敲除与表型检测分析进行功能研究。结果表明，突变体?mosuc1和?mobet3与野生型相比，在菌落形态、分生孢子产量、致病性等方面均无明显差异。同时突变体?mosuc1和?mobet3自身IAA的合成也不受影响。上述结果证明MoSUC1和MoBET3均不参与调控稻瘟病菌的形态分化、致病性或IAA的合成。 综上所述，本论文鉴定到调控稻瘟病致病性的重要基因MoGT2，并筛选了其潜在的糖基化修饰蛋白；筛选到可能参与调控稻瘟病菌致病性的大量sRNAs；排除了MoSUC1和MoBET3编码的醛脱氢酶参与稻瘟病菌IAA合成。这些结果从多个方面解析稻瘟病菌致病机理，为将来进一步深入研究提供了丰富的材料。
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