果实采后病原真菌分泌组的N-糖基化修饰分析和调控机制研究

Postharvest decay caused by fungal pathogens leads to great economic losses on fruit industry in China every year. It is well known that proteins secreted by fungal pathogens, that play critical roles during infection, are often glycosylated. Though glycoproteomics has become a hot topic in life science field in recent years, few studies on glycoproteomics were reported in plant fungal pathogens. The regulation mechanisms of protein glycosylation on pathogenicity still need further address. In the present study, the N-glycosylation of secretome in Botrytis cinerea, a whole genome sequenced postharvest pathogen, will be deeply analyzed using Nano-LC-MS/MS to obtain information about function and glycosylation sites of N-glycosylated proteins. Moreover, key genes taking part in the protein N-glycosylation pathway will be identified using bioinformatics and molecular genetic approaches, and relationship between N-glycosylation of secreted proteins and pathogenicity of fungal pathogens will be determined. Our findings will be helpful to understand the complicated infection mechanisms of postharvest pathogens against fruits, and screen targets for new pesticides.

病原真菌侵染引起的采后腐烂每年给我国水果产业带来巨大的经济损失。分泌蛋白在病原真菌侵染寄主过程中起到关键作用，而糖基化修饰在这些蛋白上普遍发生。虽然近年来糖蛋白组学研究已成为生命科学领域新的热点，然而关于植物病原真菌糖蛋白组的研究还少有报道，蛋白糖基化修饰对病原菌致病力的调控机制有待解析。本研究以完成测序的采后病原真菌灰霉病菌为材料，利用质谱技术（Nano-LC-MS/MS）对其分泌组中蛋白的N-糖基化修饰进行全面分析，获取N-糖基化修饰蛋白的功能和糖基化位点等信息，通过生物信息学和分子遗传学等手段探明参与蛋白N-糖基化修饰途径的关键基因，揭示N-糖基化修饰与病原真菌致病性的关系，为理解病原真菌对果实寄主复杂的侵染机制奠定基础，为寻找新型农药的靶标提供线索。

病原真菌侵染引起的采后腐烂每年给我国果蔬产业带来巨大的经济损失。分泌蛋白在病原真菌侵染寄主过程中起到关键作用，而糖基化修饰在这些蛋白上普遍发生。本课题以果蔬采后重要病原菌灰霉菌和扩展青霉菌为研究对象，主要研究目标为解析采后重要病原真菌分泌组中蛋白N-糖基化修饰的相关信息，明确参与蛋白质N-糖基化修饰的关键基因，探明N-糖基化修饰与病原菌生长、致病之间的关系。课题按照研究计划进行，完成了预期目标，主要研究结果包括：1）优化了病原真菌分泌组蛋白的提取和质谱鉴定方法，完善了蛋白N-糖基化修饰分析技术体系；2）解析了苹果和柑橘果胶等不同碳源对病原真菌分泌组的影响，利用iTRAQ技术鉴定到88个差异蛋白，其中49个蛋白具有信号肽序列，36个蛋白具有糖基化修饰位点。3）在灰霉和扩展青霉基因组中分别找到44个和27个与蛋白糖基化修饰相关的基因；通过对扩展青霉中5个Asparaginelinked glycosylation （ALG）家族基因的敲除发现甘露糖基转移酶比葡萄糖基转移酶在菌丝生长、寄主侵染，特别是真菌毒素合成过程中发挥着更为重要的作用。其中，PeAlg3敲除后扩展青霉菌基本丧失了棒曲霉素的产生能力，进一步分析证明了ALG3蛋白在扩展青霉蛋白N-糖基化修饰和细胞壁完整性中的重要作用；通过转录组分析发现ALG3蛋白在转录水平上调控棒曲霉素的合成。该研究为理解采后病原真菌的侵染机制和毒素污染规律提供了依据，为寻找新型农药的靶标奠定基础。.相关研究结果在国内外学术期刊上发表科研论文4篇（SCI3篇），培养优秀人才1人，研究生1人。