稻瘟病菌PTPs功能研究及其系统发育关系分析

The filamentous fungus, Magnaporthe oryzae, is one of the most devastating threats to rice production worldwide. The rice-blast system has been considered as a leading model to study plant-fungal pathogen interactions. Enzymes and their secretory processes come up to become a hotspot with the development of pathogenesis research in Magnaporthe oryzae. Protein tyrosin phosphotase(PTP) and Protein tyrosin kinase(PTK) keep a balance of regulation between protein tyrosin dephosphorylation and phosphorylation. More and more findings recently led to the emerging recognition that Protein phosphotases and Protein kinases play specific and active, even dominant roles in conidium to appressorium and penetration peg formation. Serine/Threonine Kinase Gene MgATG1 involves in autophagy followed by conidiation and appressium turgor;MoArk1 exhibits conserved functions in endocytosis and actin cytoskeleton organization, which may underlie growth, cell wall integrity and virulence of the fungus. Based on reverse genetics strategy, the biological function and regulation mechanism for pathogenesis of PTPs family in both Magnaporthe oryzae and mammalian cells will be systematically studied through gene knockout or RNAi. We expect to reveal the evolutionary pattern or relationship of PTPs from fungi（Saccharomyces and Magnaporthe oryzae） to mammal. This study will supply a theorical evidence for the prevention and treatment to rice blast.

稻瘟病是世界范围内水稻生产的灾难性病害。丝状真菌稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）是罪魁祸首，也是研究植物与植物病原真菌互作的模式生物。随着致病机制研究的升温，酶类及其分泌过程的研究成为热点。蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）和蛋白酪氨酸激酶（PTK）相互制约共同调控蛋白质酪氨酸磷酸化水平。越来越多的报道表明稻瘟病菌的产孢、附着胞分化、侵染结构形成等均受到蛋白激酶或蛋白磷酸酶的影响。丝/苏氨酸蛋白激酶MgATG1通过影响稻瘟病菌孢子的细胞自噬，调控产孢和附着胞膨压的形成；MoArk1与细胞内吞和细胞骨架重组相关，是细胞壁完整性和致病性的重要调节因子。本研究运用反向遗传学策略和同源重组原理或siRNA技术对稻瘟病菌PTPs进行生物学功能和致病机制研究；在哺乳动物细胞进行稻瘟病菌PTPs功能和定位研究；分析PTPs从真菌到哺乳动物的系统进化方式或关系，将为制定稻瘟病新的防治策略提供依据。

中文摘要(对项目的背景、主要研究内容、重要结果、关键数据及其科学意义等做简单概述，800字以内)：.丝状真菌稻瘟病菌(Magnaporthe. oryzae)是世界范围内水稻生产中的灾难性病害。随着2005年美国科学家对稻瘟病菌测序工作的完成，稻瘟病菌功能基因组学研究、致病机制研究和酶相关的基因功能及分泌机制研究逐步升温。本研究运用生物信息学方法，对稻瘟病菌的蛋白酪氨酸磷酸酶(Protein Tyrosine Phosphatase, PTP)的系统进化进行了分析；采用反向遗传学策略和同源重组原理，对稻瘟病菌PTP基因功能进行了研究。经过生物信息学分析和功能基因研究发现，稻瘟病菌基因MGG_01376与酿酒酵母PTP2和3序列相似性较高，MGG_00912与酿酒酵母PTP1序列相似性较近。在经典的PTPs的进化过程中，稻瘟病菌PTP1和2，集合了酵母的PTP1、2和3的序列特点。稻瘟病菌的PTPs参与了稻瘟病菌菌丝生长、分生孢子的产生和致病力等方面的调控。通过研究稻瘟病菌PTPs对菌丝营养生长的影响，我们发现稻瘟病菌PTP1和2是CWI-MAPK信号通路负调控子；MoPtp2是HOG-MAPK信号通路负调控子，且PTP1的调控相比PTP2，PTP1在调控HOG-MAPK信号通路中起主导作用；PMP1(MGG_15140，Msg5)是CWI-MAPK和HOG-MAPK信号通路正调控子，且在CWI-MAPK信号通路中发挥重要作用。项目在在稻瘟病菌PTPs对分生孢子产生方面的研究，证实稻瘟病菌PTPs均影响分生孢子的产生，且以PTP1和PMP1的影响尤为显著。PTP2相比PTP1对分生孢子产生的影响略逊色，即PTP1的调控相比PTP2，PTP1在分生孢子产生的信号通路中起主导作用；在致病性方面，PTP2似乎比PTP1发挥着一定程度的重要作用。这对稻瘟病菌复杂的MAPK信号通路的研究提供了有力证据。