稻瘟病菌RGS基因MG03276生物学功能研究

申请人已报道RGS1基因在稻瘟病菌孢子产生和附着胞分化中的重要作用，并揭示了RGS1调节G蛋白的分子机理。申请人在稻瘟病菌基因组中发现了另外五个RGS基因。分别敲除五个RGS基因，并对单基因缺失菌株表型分析显示MG03726基因缺失菌株不能有效形成附着胞，感染能力也显著减弱。MG03726基因在稻瘟病菌中的功能还不清楚，本课题将对其开展研究。本课题拟用基因敲除、基因互补、基因表达图谱、GFP荧光标记及基因超表达等方式来研究MG03726基因功能；通过分析MG03726蛋白与G蛋白相互结合、对G蛋白水解酶活力的影响、MG03726基因与G蛋白基因突变菌株的表型相关性及胞内cAMP变化来研究MG03726与G蛋白之间的特异性调控关系。本研究将揭示MG03726基因在稻瘟病害发生过程中的重要功能及分子机理。通过探讨RGS信号途径作为药物靶标的可能性，为开发高效、特异性农药来防治稻瘟病提供依据。

按照本课题项目申请书的研究内容，对RGS1基因及编码的蛋白在稻瘟病菌发生过程中的作用机理进行了研究。应用蛋白质印迹法，我们发现在细胞内RGS1蛋白被切割成DEP和RGS两个功能单元。基因回补实验表明单独的DEP或RGS功能域都不能回补RGS1基因缺失所产生的稻瘟病菌孢子产生、菌丝形态及生长、附着孢发育及致病方面的缺陷，而同时分别表达DEP和RGS功能域能回补RGS1菌株缺陷。研究还发现荧光标记的DEP及RGS功能域分别主要分布在细胞质和液泡中。基于以上的发现，我们得出两个重要结论：1）RGS1蛋白在细胞中的切割是调节其生理功能的重要方式；2）DEP功能域有把RGS1蛋白导向到细胞表面的功能。这些重要发现已经在PlosOne (PLoS ONE 7(7): e41084.)杂志上发表。在研究本课题的过程中，我们发现RGS1基因在调节孢子发育过程中的作用与ATP-柠檬酸裂解酶有重要的关联，进而我们对ATP-柠檬酸裂解酶的生理功能也做了初步的探讨。研究表明，ATP-柠檬酸裂解酶通过调节不同碳源的利用来调控孢子的发育。这一研究成果已被EI收录。我们还发现稻瘟病菌14-3-3基因与RGS1基因有相似的功能。稻瘟病菌有两个14-3-3编码基因，分别敲除这两个基因后获得的基因敲除菌株的产孢能力提高了3倍左右。.在人才培养方面：1）本课题实施过程中，一骨干人员依托本课题研究成果晋升了副教授职称；2）引进了一名博士研究人员；3）培养了2名硕士研究生，已顺利毕业。