亲环素PlCYP5 调控淡紫紫孢菌对线虫卵寄生力的分子机理研究

Purpurreocillium lilacinus, as an important biological control fungus, could control plant nematode diseases by parasitizing plant nematode eggs. Cyclophilins play pivotal roles in modulating gene expression, protein folding, microbial pathogenicity and so on, whereas their functions in fungi-nematodes interactions are still unknown. Our previous work showed that PlCyp5, a cyclophilin encoding gene in P. lilacinus, was induced by Meloidogyne incognita eggs (MIE). In addition, PlCyp5 gene deficiency resulted in P. lilacinus poor growth and decreased parasitical ability on MIE, implying an important function of PlCyp5 in P. lilacinus parasitizing MIE. Based on these data, in this study, we will analyze the expression pattern of PlCyp5 during P. lilacinus-MIE interaction and its subcellular localization, identify its interacting protein. Moreover, we will also construct the mutants of PlCyp5 and its interacting protein encoding gene and the complemented mutant of PlCyp5, estimate the differences in parasitical abilities on MIE and transcriptomes among these mutants. This study aims to uncover the molecular mechanism of PlCYP5 regulating the parasitical ability of P. lilacinus on nematode eggs.

淡紫紫孢菌寄生植物线虫卵,对植物线虫病害进行有效防控，是一种重要的生防真菌。亲环素具有调控基因表达、参与蛋白折叠和调控病原菌致病力等功能，但在真菌与线虫互作中的功能未知。项目组前期研究表明，淡紫紫孢菌亲环素基因PlCyp5 受南方根结线虫卵诱导表达，且PlCyp5 功能缺失导致菌株生长缓慢，卵寄生能力下降，预示PlCyp5 与淡紫紫孢菌的卵寄生能力密切相关。在前期研究基础上，项目拟分析PlCyp5 在淡紫紫孢菌与南方根结线虫卵互作中的表达动态，进行PlCYP5 亚细胞定位分析，鉴定PlCYP5 互作靶标蛋白，构建PlCyp5 和靶标蛋白基因的功能缺失或功能互补突变体，比较各突变体在线虫卵寄生力和转录组水平的差异，旨在揭示PlCyp5 调控淡紫紫孢菌对南方根结线虫卵寄生力的分子机理。

淡紫紫孢菌（Purpurreocillium lilacinus）是一种重要的生防真菌，能够寄生线虫卵，对作物寄生线虫病害有很好的防治效果。研究淡紫紫孢菌的功能基因，有助于提高对该真菌生防潜力的挖掘和利用。亲环素蛋白具有基因翻译后修饰功能，参与蛋白折叠、分子伴侣、信号转导等多个细胞生物学过程，但在真菌与线虫互作中的功能未知。前期研究中基于转录组分析及qRT-PCR结果表明，PlCyp5在淡紫紫孢菌与线虫卵互作早期被诱导上调表达，且PlCyp5敲除突变体对线虫卵的寄生率下降，预示PlCyp5与淡紫紫孢菌的卵寄生能力密切相关。本项目中克隆了淡紫紫孢菌亲环蛋白基因PlCyp5，生物信息学分析其编码蛋白的功能结构域组成,表明PlCYP5是一个多功能域的亲环素。利用GFP-PlCYP5融合蛋白分析PlCYP5的亚细胞定位，表明该蛋白定位于淡紫紫孢菌细胞核。表型分析表明淡紫紫孢菌PlCyp5基因敲除子生长速度变慢，耐逆性减弱，卵寄生能力下降，核糖体小亚基生成受阻，蛋白合成能力降低。采用酵母双杂交、pull down和免疫共沉淀等技术，鉴定出PlCYP5的互作蛋白PlRPS15。获得了PlRPS15敲除子，表型观察结果表明其具有与PlCyp5 敲除子相近的生物学表现。通过基因截断短和定点诱变确定了PlCYP5与PlRPS15分子互作的精细结构，发现PlRPS15中的1个末端序列为PlCYP5互作的特定靶标。此外，发现PlCYP5还能增加PlRPS15蛋白可溶性从而防止其聚集和降解。该研究详细阐明了PlCYP5行使分子伴侣，调控PlRPS15参与淡紫紫孢菌核糖体小亚基生成，影响蛋白质合成。依据上述研究结果构建了PlCYP5调控淡紫紫孢菌寄生南方根结线虫卵能力的分子机理模型，相关研究发表在Nucleic Acids Research、International Journal of Molecular Sciences等杂志上。.本项目深入阐明了PlCYP5调控淡紫紫孢菌卵寄生的分子机理，深化了我们对于真菌寄生线虫卵的分子调控机理的认识，为提高淡紫紫孢菌生防效果的遗传改良提供了理论指导。