Ss-Rhs1基因调控核盘菌致病性的分子机理研究

Stem rot caused by Sclerotinia sclerotiorum is the main problem in the oilseed rape planting in China and it poses a threat to the increase in rapeseed production seriously. The hyphae exhibite biotrophic growth during the early stages of infection, while it is still unclear about the S. sclerotiorum-host interaction during this stage. Deeply study the functional mechanism of secretory proteins associated with pathogenicity will provide important clues. In precious study, we identified a gene named Ss-Rhs1 in S. sclerotiorum which encoded a secretory protein with Rhs (Rearrangement hotspot) repeats. Ss-Rhs1 showed a high express level during the early stage of infection and gene-silenced stains exhibited poor virulence to hosts, suggestion the Ss-Rhs1 play in important role during the early stage of infection. However, it is still unclear about the function mechanism of Ss-Rhs1. The study will deeply character the function of Ss-Rhs1 by gene knockout. The study will also focus on the action mechanism of Ss-Rhs1 in the pathogenicity through the analysis of gene expression, protein subcellular location, protein interaction, and so on. The results of the study will help us to understand the molecular mechanism of the S. sclerotiorum-host interaction, and also provide new routes for controlling the stem rot safely.

由核盘菌引起的菌核病是我国油菜种植上的主要问题，严重威胁着菜籽产量的提高。核盘菌菌丝在侵染寄主早期存在短暂的活体营养阶段，但对于该阶段菌株与寄主的相互作用仍知之甚少，深入揭示致病相关分泌性蛋白的作用机理将为此提供重要线索。在前期研究中，我们发现核盘菌Ss-Rhs1基因编码一个含有重排热点重复结构（Rearrangement hotspot repeats，Rhs repeats)的分泌性蛋白，该基因在菌丝侵染寄主初期表达量显著升高，其沉默转化子致病力显著性下降，推测Ss-Rhs1在核盘菌侵染早期起着重要作用，但是关于其作用机理仍不清楚。本研究拟通过基因敲除技术进一步明确其功能，同时利用蛋白亚细胞定位、基因表达、蛋白互作等技术深入揭示其参与调控核盘菌致病的作用机理。研究结果将有助于深入理解核盘菌与寄主互作的分子机理，也为菌核病的安全控制提供新的重要线索。

由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）危害引起的菌核病是我国油菜种植上的主要问题，严重威胁着菜籽产量的提高。核盘菌在侵染寄主早期存在短暂的活体营养阶段，但对于该阶段病原菌与寄主的相互作用仍知之甚少。在前期研究中，我们通过转录组测序发现基因Ss-Rhs1在菌丝侵染油菜初期表达量显著升高，推测其在核盘菌与寄主互作早期发挥着重要作用。本研究通过基因沉默进一步明确了Ss-Rhs1基因的功能，并深入揭示了其参与调控核盘菌致病性的分子机理。研究结果表明Ss-Rhs1基因编码一个具热点重排结构的分泌性蛋白，其同源蛋白仅出现在灰霉(Botryotinia fuckeliana)和雪腐核盘菌(Sclerotinia borealis)等病原真菌中。Ss-Rhs1基因在核盘菌菌核形成起始阶段表达量显著升高，沉默该基因的表达导致菌核形成数量减少而质量增大。实时荧光RT-PCR结果表明Ss-Rhs1基因在菌丝侵染寄主3h时表达量即显著升高，其基因沉默转化子在油菜和拟南芥等寄主上致病力显著下降。深入分析发现Ss-Rhs1基因沉默转化子所分泌的草酸和细胞壁降解酶与野生型菌株无显著差异，但是其在寄主组织上形成的侵染垫异常。当在本氏烟上瞬时表达Ss-Rhs1基因时，烟草叶片不表现细胞死亡。但是当接种拟南芥叶片时，植株对Ss-Rhs1基因沉默转化子产生了更强烈的抗病反应，如形成更多的活性氧和胼胝质，且抗病相关基因PR-1和PDF1.2更快表达，预示其编码蛋白可能作为效应子抑制寄主的防卫反应。本研究首次报道了一个真菌中具热点重排结构的蛋白，证实其在核盘菌生长发育和致病过程中发挥着重要作用，研究结果为深入揭示核盘菌与寄主互作的分子机理奠定了重要基础，也为作物菌核病的抗病育种提供了重要线索。