MoSnt2介导的组蛋白去乙酰化修饰对稻瘟病菌生长发育和致病性的调控机制

Histone modification is involved in regulating development and pathogenicity of the rice blast fungus Magnaporthe oryzae (M. oryzae). However, it remains unclear about the epigenetic regulators mediating histone modification in M. oryzae. Our previous study revealed that the gene MoSNT2, encoding a histone H3 deacetylation epigenetic regulator, is positively regulated in expression by the activity of Tor signaling. MoSnt2 plays crucial roles in growth, development and pathogenicity of M. oryzae. MoSnt2 can simultaneously bind acetylated histone H3 and histone deacetylase in order to modulate deacetylation of H3. These results suggest that MoSnt2 functions in the MoTor signaling pathway as a histone epigenetic factor controlling histone H3 deacetylation for determination of development and pathogenicity of M. oyzae. To deepen the understanding of epigenetic regulatory role of MoSnt2, it is necessary to identify the target genes regulated by MoSnt2 and the interacting proteins of MoSnt2. In this study, we will characterize the biological functions of important downstream target genes regulated by MoSnt2, screen and functionally elucidate the interaction proteins of MoSnt2, determine the impacts of MoTor on MoSnt2’s binding to target genes and interaction proteins. Through performing this study, we aim to uncover the epigenetic regulatory mechanism of MoSnt2 on development and pathogenicity of M. oryzae, and provide implicit knowledge that could be used to control rice blast disease effectively.

组蛋白修饰影响稻瘟病菌生长发育及致病性，但尚不清楚稻瘟病菌中介导组蛋白去乙酰化修饰的表观调控因子的功能及作用机制。申请人前期研究发现，稻瘟病菌组蛋白表观调控因子MoSNT2的表达受到雷帕霉素靶蛋白MoTor的正调控，MoSnt2对生长发育及致病性起重要作用，MoSnt2结合乙酰化组蛋白H3和组蛋白去乙酰化酶，介导组蛋白H3的去乙酰化修饰。为揭示MoSnt2介导组蛋白去乙酰化修饰的靶标基因和所需的调控因子，本项目拟采用生物化学、细胞生物学、植物病理学等多学科技术手段，鉴定MoSnt2关键靶基因的功能、解析MoSnt2关键互作蛋白对MoSnt2功能的调控、分析MoTor对MoSnt2结合靶基因及互作蛋白的作用，以期阐明MoSnt2介导的组蛋白去乙酰化表观修饰的分子作用机制，为稻瘟病菌等植物病原真菌的致病机理研究和防治提供新的理论与应用依据。

稻瘟病被称为“水稻癌症”，鉴定稻瘟菌的致病因子并解析致病机理，从中发掘防治新靶点以开发新型绿色药物并用于病害防控，对保障粮食安全生产至关重要。本项目围绕稻瘟菌与水稻的互作机理开展研究，取得了系列重要进展。在明确稻瘟菌MoSnt2介导组蛋白去乙酰化修饰以调控致病的基础上，筛选获得MoSnt2所调控的靶基因，并发现其中的靶基因lnc5行使长链非编码RNA功能，通过调控侵染钉形成和侵染菌丝增殖而决定致病性，该成果为研究病原真菌侵染机制提供了新视角。在完成项目既定目标基础上，还从其他方面解析了稻瘟菌与水稻互作机理，包括发现侵染阶段高表达的lnc3调控稻瘟菌致病性，发现超长链脂肪酸合成酶Elo1调控稻瘟菌致病的新机制，据此开发了靶向抑制超长链脂肪酸合成的新型绿色农药，开发了一套标准化的水稻稻瘟病抗性鉴定体系，总结了水稻抵御稻瘟病的免疫调控机制的研究进展。在项目资助下，主持人以第一或共同通讯作者在国内外学术期刊发表论文5篇。有关Elo1调控稻瘟菌致病的分子机制成果2020年发表在Nature Microbiology，开发的新型农药获得国家知识产权局授权；稻瘟病抗性人工接种鉴定标准化方法的成果2020年发表在《植物学报》，并利用该方法合作育成4个水稻国审新品种；综述水稻稻瘟病抗病研究进展的成果2021年发表在The Crop Journal和Stress Biology，为同行研究提供了重要借鉴。通过项目的执行，协助培养毕业博士生2名并指导毕业硕士3名。基于以上成果，主持人受邀在中国植物病理学会2019年学术年会、第五届青年植物科学家论坛等国内外学术会议做报告6次，主研获得2020年度四川省科技进步奖自然科学类一等奖，获聘为教育部2021年度“长江学者奖励计划”青年学者，入选2022年“四川省天府青城计划”天府科技菁英和四川省第十三批学术和技术带头人后备人选，获得2021川渝科技学术大会一等奖。