胶孢炭疽菌CgAP1调控活性氧解毒及致病的分子机制研究

Colletotrichum gloeosporioides is an important pathogen of anthracnose, which is able to infect numerous crops, causing great economic losses. However, the research on C. gloeosporioides is not enough so far. In a previous study, we identified a gene CgAP1 related to reactive oxygen detoxification and pathogenicity form mango C. gloeosporioides, which encoded a bZIP-type transcription factor. The knockout mutant of CgAP1 was more sensitive to H2O2, growing slowly in hyperosmotic environment, and could not cause disease in mango. On this basis, the project plans to do further analysis of the mutant phenotypes, determining the biology function and subcellular localization of CgAP1. The transcript profile will also be analysed using RNA-Sequence, analyzing CgAP1’s regulatory network and binding sites. The biology functions of downstream genes regulated by CgAP1 will be further studied, revealing molecular mechanisms of CgAP1 regulating reactive oxygen detoxification and pathogenicity. The study will fill new contents for the research on the molecular pathogenesis of C. gloeosporioides, providing scientific basis for the prevention and control of anthracnose.

胶孢炭疽菌是引起炭疽病的一种重要的病原菌，能够侵染大量作物，造成重大的经济损失。目前关于胶孢炭疽菌致病的分子机制研究还不够深入。在前期研究中，我们从芒果胶孢炭疽菌中鉴定了一个与活性氧解毒及致病相关的基因CgAP1，该基因编码一个bZIP型转录因子，其敲除突变体对H2O2更加敏感，在高渗环境下生长缓慢，无法在芒果上致病。本项目拟在前期研究的基础上，对突变体的表型做进一步分析，确定CgAP1的生物学功能及亚细胞定位；利用RNA-Sequence技术进行转录谱分析，明确CgAP1参与的调控网络，分析CgAP1的结合位点；利用基因敲除的方法进一步分析CgAP1调控的部分下游基因的生物学功能，揭示CgAP1调控活性氧解毒及致病的分子机制。研究结果将为胶孢炭疽菌致病的分子机理研究填补新的内容，也为炭疽病的防控提供科学依据。

胶孢炭疽菌是引起炭疽病的一种重要的病原菌，能够侵染大量作物，造成重大的经济损失。目前关于胶孢炭疽菌致病的分子机制研究还不够深入。植物病原菌在侵染过程中常面临来源于宿主活性氧的威胁，为了对抗活性氧的损伤，病原菌进化出多种防御系统，其中依赖于AP1 类转录因子调控的活性氧解毒系统在植物与病原菌互作中起着重要的作用。本项目从胶孢炭疽菌中鉴定了AP1 类转录因子CgAP1，系统研究了CgAP1的生物学功能，结果显示CgAP1参与调控胶孢炭疽菌的氧化应激反应，细胞壁完整性及致病性。亚细胞定位发现：在正常情况下，CgAP1分布在细胞质中，在菌丝和分生孢子中均有分布，当外加氧化压力后，CgAP1转移到细胞核内，启动相关基因的转录。利用RNA-Sequence技术对CgAP1敲除突变体和野生型的转录谱进行了分析，共获得了1505个差异表达基因，其中1004个基因被上调，501个基因被下调，在差异表达基因中，包括过氧化氢酶等多个与氧化应激反应相关基因的表达均受到了CgAP1的调控。GO功能和KEGG分析发现CgAP1参与调控胶孢炭疽菌多个生物学过程，特别是细胞应激反应、核糖体合成、细胞运输及氨基酸代谢等。参考已知AP1类转录因子的结合位点，对CgAP1可能的结合区域进行了预测，结果发现多数差异表达基因均含有CgAP1的结合位点。选取CGGC5_6442启动子区中含预测位点的区域作为探针，利用EMSA试验进行验证，发现CgAP1确实可以结合到TTACGTAA位点上。进一步选取了部分CgAP1参与调控的基因，对其生物学功能进行了分析，发现多个基因与胶孢炭疽菌营养生长，分生孢子发生，氧化应激反应，细胞壁完整性及致病性有关，如CgOPT2、CgCFEM1、CgSho1和CgRGS1等，与CgAP1存在一定的功能联系。本研究有助于深入解析胶孢炭疽菌致病的分子机理，为炭疽病的防治提供一定的科学依据。