灰霉菌Botrytis cinerea致病力的转录调控机制研究

Botrytis cinerea is a necrotrophic phytopathogen with a wide range host. It is most destructive on mature and senescent tissue and is one of the important pathogens which causing serious postharvest losses of fruits and vegetables. B. cinerea is difficult to control because it has a variety of modes of attack, strong stress tolerance and strong drug resistance. To conduct the thorough research to the pathogenic mechanism of B. cinerea will provide better theoretical basis for controlling the grey mould disease. During the biological processes of eukaryotes, transcriptional regulation is one of the important regulatory mechanisms and transcription factors play a central role in the transcriptional regulation. The B. cinerea genome has more than 400 transcription factor genes. To date, only few transcription factors have been studied in B. cinerea. Exploring the transcription regulatory mechanism during the infectious process of B. cinerea will help us to further understand the pathogenic mechanism. In this project, we will first screen the expression pattern of transcription factor genes and then verify the functions of the key transcription factors in the pathogenesis of B. cinerea using the gene knockout technology. Further on, we will unravel the downstream target genes and the interacting proteins of the core transcription factors through molecular biology method, cell biology method and then to construct the transcriptional regulatory networks of the pathogenesis of B. cinerea.

灰霉菌是一种寄主范围非常广泛的植物病原真菌，特别是对成熟的果实组织具有较强的致病力，是引起采后腐烂的重要病原真菌。由于灰霉菌的侵染方式复杂、具有抗逆和抗药性强等特点，防治非常困难。解析灰霉菌致病的分子机制，为防治灰霉病提供理论基础，一直是国际关注的热点。转录调控是真核生物行使其生物学功能的重要手段，转录因子在转录调控过程中发挥着核心的作用。灰霉菌的基因组中包含400多个转录因子编码基因，到目前为止只有几个转录因子的功能被报道。因此，加强灰霉菌转录调控机制的研究将成为深入解析其分子致病机制的突破口。本研究拟通过转录组测序的方法筛选灰霉菌侵染过程中的关键转录因子，之后利用遗传学方法对关键转录因子进行功能分析，利用分子生物学、细胞生物学等方法对其下游靶基因和互作蛋白等进行全面分析，为在转录水平深入解析灰霉菌致病力调控网络提供新证据。

灰霉菌是一种引起果蔬采后重大损失的死体营养型病原真菌，其防治非常困难。深入解析灰霉菌致病的分子机制将为高效防治灰霉病提供理论基础。转录因子在调控基因表达方面发挥着关键作用，参与众多生命过程。灰霉菌基因组中包含400多个转录因子编码基因，然而目前对灰霉菌转录调控机制了解较少。因此，加强灰霉菌转录因子功能的研究将为深入解析其致病机制提供新的突破口。通过分析灰霉菌与寄主互作过程中全基因组转录因子的表达模式，我们最终筛选到6个在侵染过程中表达量显著上调的Cys6家族转录因子。通过PEG介导的原生质体转化方法分别构建了这6个转录因子的敲除突变体。表型和致病力分析结果显示BcC-2是调控灰霉菌的发育和致病力的关键转录因子。BcC-2基因的缺失导致灰霉菌生长速率降低，完全丧失了产孢和产菌核的能力。突变株在果实和叶片等多种寄主上的致病力均显著下降。针对突变体△BcC-2不能产生分生孢子这一重要表型，我们通过转录组测序的方法比较了从营养生长向生殖生长转换过程中△BcC-2与野生型菌株之间基因表达谱的差异。结果表明，野生型菌株从营养生长向生殖生长转换的过程中有1825个基因的表达量发生了明显的变化，而在突变株之中只有882个基因的表达量发生明显变化，这些差异基因中有1221个是在野生型菌株中所特有的。产孢初始阶段，野生型与突变株之间共有1089个基因差异表达。差异基因GO分析结果表明，胞外蛋白和具有多糖降解酶的编码基因具有较高的富集度。KEGG代谢通路分析结果显示差异基因中参与氨基酸代谢和多糖代谢等过程的基因具有较高的比例。KEGG富集度分析显示差异基因在pentose and glucuronate interconversions途径的中的富集度最高，该通路中的8个果胶降解酶基因表达量在突变株中均显著升高，而他们的表达量在野生型菌株由营养生长向生殖生长转换的过程中明显受到抑制。这表明转录因子BcC-2通过负调节pentose and glucuronate interconversions途径中的果胶酶基因的表达来调控分生孢子的产生。