基于蛋白质组学的稻瘟病菌转录因子MoMsn2的调控机制研究

The HOG1-mediated osmoregulation pathway and transcription factors play crucial roles in growth, conidiation, stress response and pathogenicity in Magnaporthe oryzae. In the latest study, we identified and characterized a transcription factor MoMsn2 that physically interacts with MoHog1. Targeted deletion of MoMSN2 revealed that MoMsn2 modulates a series of downstream genes to control aerial hyphal growth, conidiogenesis, cell wall integrity, infectious growth, stress response and virulence in M. oryzae. However, the regulatory mechanism and the targets of MoMsn2 involved in these processes need to be explored. Therefore, identification and characterization of the regulatory proteins and binding proteins of MoMsn2 will help us to better understand the molecular mechanisms of HOG1signaling pathway and MoMsn2 in the rice blast fungus. In this study, the isobaric tags for relative and absolute quantitation (iTRAQ) technique will be used to identify the differential expression proteins of MoMsn2 treatment with or without osmotic stress; and Pull-down will be further adopted to identify the binding proteins of MoMsn2 under normal or under stress conditions. The candidate binding proteins will be analyzed and their interactions with MoMsn2 will be confirmed by yeast two hybrid, co-IP or BiFC. The confirmed candidates and differential expression proteins will be further characterized, as well as their effects on the localization of MoMsn2 in M. oryzae. The results will propose a protein regulatory network mediated by MoMsn2 to address the mechanisms on growth and development, stress response and pathogenicity of M. oryzae. This study will not only better understand the regulatory mechanisms of HOG1signaling pathway, but also will help to design fungicide and develop new disease management strategies.

HOG1介导的信号途径在稻瘟病菌的生长发育、胁迫应答及致病过程中具有重要的调控作用。申请者前期鉴定到一个与MoHog1(MoOsm1)相互作用的转录因子MoMsn2。对其进行功能分析发现，MoMsn2通过调控一系列基因的表达，参与该病菌的生长、产孢、细胞壁完整性、胁迫应答及致病性。为深入阐明MoMsn2的分子调控机制，本项目拟从蛋白质组学出发，在胁迫和非胁迫条件下，分别采用同位素相对标记与绝对定量(iTRAQ)技术和Pull-down技术鉴定受MoMsn2调控的差异表达蛋白及与其结合的蛋白，并分析这些蛋白的生物学功能及对MoMsn2定位的影响，从而提出MoMsn2介导的蛋白调控网络，最终阐明该网络在稻瘟病菌生长发育、胁迫应答及致病过程中的分子调控机制。上述工作不仅有助于深入揭示HOG1信号途径介导的分子机制，而且对设计针对该信号途径的新型杀菌剂和制定有效的病害防治策略具有重要的指导意义。

HOG1介导的信号途径在稻瘟病菌的生长发育、胁迫应答及致病过程中具有重要的调控作用。申请者前期鉴定到一个与MoHog1(MoOsm1)相互作用的转录因子MoMsn2。对其进行功能分析发现，MoMsn2通过调控一系列基因的表达，参与该病菌的生长、产孢、细胞壁完整性、胁迫应答及致病性。为深入阐明MoMsn2的分子调控机制，本项目从蛋白质组学出发，在胁迫和非胁迫条件下，分别采用同位素相对标记与绝对定量(iTRAQ)技术和Pull-down技术分别鉴定到一系列受MoMsn2调控的差异表达蛋白及与其结合的蛋白，并解析了其中三个蛋白的生物学功能及MoMsn2不同结构域对其定位的影响，提出了MoMsn2介导的蛋白调控网络，并阐明了该网络在稻瘟病菌生长发育、胁迫应答及致病过程中的分子调控机制。研究结果不仅有助于深入揭示HOG1信号途径介导的分子机制，而且对设计针对该信号途径的新型杀菌剂和制定有效的病害防治策略具有重要的指导意义。主要研究结果如下：.一、鉴定到82个受MoMsn2调控的差异表达蛋白和125个MoMsn2的结合蛋白。功能预测发现MoMsn2可能通过调控或结合一系列酶类相关蛋白，参与控制稻瘟病菌的生长发育和致病过程。.二、解析了MoMsn2调控蛋白氨甲酰磷酸合成酶MoCpa2在稻瘟病菌生长发育及致病过程中的生物学功能。发现MoCpa2通过介导精氨酸的生物合成，参与控制病菌的营养生长、无性繁殖和侵染菌丝扩展等生物学过程。.三、解析了MoMsn2调控蛋白糖苷水解酶MoGls2在稻瘟病菌生长发育及致病过程中的生物学功能。发现MoGls2参与调控病菌的营养生长、无性/有性发育、胁迫应答、细胞壁完整性和致病过程。.四、解析了MoMsn2的靶蛋白甲基谷氨酸-CoA水合酶MoAuh在稻瘟病菌生长发育及致病过程中的生物学功能。发现MoAuh定位于线粒体中，通过调控线粒体的分裂与融合平衡，从而控制病菌的致病力。.五、解析了转录因子MoMsn2不同结构域对其亚细胞定位和生物学功能的影响。发现NLS1、NLS2和NES是MoMsn2中3个重要的结构域，对MoMsn2在稻瘟病菌中行使正常的生物学功能具有重要的调控作用，而且NLS2和NES对其正确定位是必需的结构域。