立枯丝核菌AG-1的三个亚群与水稻互作关系的研究

Rhizoctonia solani AG 1-IA group caused serious harm to the production of major food crops. Since the fungi has a strong ability to adapt to the environment and the complex genetic structure, many of the research methods used in other of pathogen genetic and pathogenic mechanism (such as induced mutant channels) is difficult to apply, which is to carry out the molecular biology researchthe main obstacle on the fungi.In preliminary studies our team found that the other two subgroups AG-1IB,-1IC had no or weak pathogenicity on rice, which belong to one anastomosis group with AG-1 IA.This project is intended to be applied to chemical analysis, proteomics, quantitative transcriptional analysis, bioinformatics and other technologies to resolve their toxin components and contents, and detect effector protein rice pathogenic or cause allergic reactions, analysissynergy between toxins and effector proteins in the same subgroup and between different subgroups;Cloned about 10 key effector protein-coding genes, structural analysis of different pathogenic strains of effector proteins expression patterns in the process of comparison with the rice interaction; detection of prokaryotic expression of key effector proteins of the effect of the rice tissue,reveal of Rhizoctonia with the rice molecular interaction mechanisms, and provide a theoretical basis and technical support for the effective management of the disease.

立枯丝核菌AG 1-IA群引起的纹枯病严重危害主要粮食作物的生产,由于该菌具有较强的环境适应能力及复杂的遗传结构，许多用于其它病原菌遗传及致病机理的研究方法(如诱导突变体途径等)很难应用，是开展该菌致病分子机制研究的主要障碍。项目组在前期研究中发现云南水稻纹枯病菌系中和AG-1IA同一个融合群的另外两个亚群AG-1IB,-1IC对水稻致病性为无或弱致病性。本项目拟应用化学分析、蛋白组学、定量转录分析、生物信息学等多种技术解析强弱致病菌的毒素组分和含量差异，检测效应蛋白对水稻的致病性或引起过敏反应的作用，分析同一亚群和不同亚群之间的毒素和效应蛋白之间的协同性；克隆10个左右关键效应蛋白的编码基因，对不同致病菌株中的效应蛋白进行结构特征分析、与水稻互作过程中的表达模式比较；检测原核表达的关键效应蛋白对水稻组织的作用，揭示丝核菌与水稻互作的分子机制，为该病的有效管理提供理论依据和技术支撑。

立枯丝核菌AG 1-IA群引起的纹枯病严重危害主要粮食作物的生产,由于该菌具有较强的环境适应能力及复杂的遗传结构，许多用于其它病原菌遗传及致病机理的研究方法(如诱导突变体途径等)很难应用，是开展该菌致病分子机制研究的主要障碍。.采用水稻相对病斑高度法、离体叶鞘法、离体叶片法、胚根（芽）生长抑制法、细胞膜损伤法和磷素外渗法等不同的方法对立枯丝核菌的毒素活性进行了系统的研究。通过不同菌株毒素均能使水稻叶鞘和叶片磷素发生外渗，菌株的致病力越强，磷素外渗率越高。AG-1 IA M-9-11对水稻叶鞘和叶片磷素外渗率最高；AG-1 IB HX-4C对水稻叶鞘和叶片磷素外渗率最弱。实验采用硅胶、凝胶、RP C-18反相以及薄层硅胶板制备等分离纯化方法分离得到7个毒素的成分，质谱核磁共振鉴定毒素结构。. 通过对利用双向电泳技术及Label-free非标记定量分析技术研究的比较，Label-free非标记定量分析技术更适合于水稻纹枯病菌在全氮培养条件下分泌蛋白的研究，双向电泳技术得到的蛋白点匹配率较低。通过分泌蛋白的研究，蛋白L8WQU0、L8X5F5、L8WWE5的编码基因与致病相关，蛋白L8WWJ3、M5CB49、M5BYN4、A0A074S0H6、A0A074STR3、A0A074RXS8、M5BY15、A0A074RVF7、L8X0X6、M5BUF1是植物细胞壁降解相关酶类，其编码基因是可从分泌蛋白中寻找得到水稻纹枯病菌候选效应蛋白的候选基因。通过实时荧光定量技术和农杆菌瞬时表达技术筛选和验证了立枯丝核菌的7个分泌蛋白。比较了分泌蛋白在AG-1IA和IB侵染水稻后表达量的差异，构建了13个分泌蛋白的侵染性克隆然后进一步将这些基因导入根癌农杆菌中在莴苣和水稻叶片上进行瞬时表达，从而筛选出了四个和致病相关的效应蛋白：LySM结构域蛋白(L8WQU0)，阿魏酸酯酶(L8WWJ3)，β-1,4-外切葡聚糖酶(A0A074RXS8)和纤维二糖脱氢酶(L8X0X6)。.实时荧光定量技术表明效应蛋白的分泌是在接种10天以后才开始大量分泌，而毒素在接种后第二天就检测到，这和纹枯病发病时间一致，说明毒素对致病性的作用大于效应蛋白，毒素的作用是迅速杀死细胞，效应蛋白的作用主要是分解植物细胞为真菌提供营养。.本研究初步揭示毒素的结构，效应蛋白与水稻互作过程中所起的作用，为该病害的有效控制提供