稻瘟病菌环腺苷酸磷酸二酯酶调控的基因鉴定及其功能分析

以环腺苷酸磷酸二酯酶基因敲除突变体Δpde1、Δpde2和Δpde1Δpde2及其野生型亲本菌株为材料，采用基因芯片技术在全基因组内鉴定受PDE1和PDE2调控的基因(包括上调和下调的基因)，进一步对这些基因进行生物学信息学分析，结合突变体的生物学表现型，预测这些基因和PDE1、PDE2之间网络关系、及其对这3种突变体表现型的调控模型，进一步从中选取16-20个具有代表性的基因进行敲除，分析其生物学功能，在全基因组范围内阐明这些基因和pde1与pde2两基因网络调控模式，解析控制稻瘟病菌生长发育、附着胞的形成、有性生殖及其致病的分子机制。这些研究工作的开展对控制稻瘟病具有重要的理论和实践价值，可望为开发以PDE介导的基因网络为靶标的高效、低毒的新型杀菌剂提供试验依据；同时为揭示丝状真菌的生长发育分子机制提供参考。

真核生物的cAMP信号途径中，cAMP作为第二信使激活下游的信号途径，使生物体对外界刺激作出应答，从而控制多种生理过程。在此途径中，胞内cAMP的浓度主要受腺苷酸环化酶催化的生物合成和磷酸二酯酶催化的水解决定的。稻瘟病菌中含有两个磷酸二酯酶，分别是对cAMP具有低亲和性的MoPdeL与高亲和性的MoPdeH。本项目对MoPDEL和MoPDEH分别进行了敲除突变，发现MoPDEL主要参与该病菌的无性繁殖和孢子形态的建成，对胞内cAMP浓度具有一定的调控作用；而MoPDEH通过调控胞内cAMP浓度从而控制分生孢子形态、细胞壁完整性、菌丝疏水性及其致病过程。在∆magB和∆pka1突变中分别缺失MoPDEH基因后，可部分互补这两个突变体的表型缺陷。在∆MopdeH突变体中过表达MPG1，可互补该突变体的表型缺陷，表明MoPDEH可通过一个反馈机制调控致病因子MPG1的表达，从而控制菌丝的疏水性及病菌的致病性。进一步对突变体进行芯片分析，并从芯片数据中选取10个基因进行敲除突变分析，鉴定出一些潜在的致病因子，这些芯片数据为深入了解Pde的功能、鉴定与之相关的新的致病相关因子和设计有效的病害防治策略提供了参考。