Rpd3复合体组分FpDep1与FpUme6互作调控假禾谷镰孢致病力的分子机制研究

In recent years, crown rot of wheat caused by Fusarium pseudograminearum has spread rapidly in main wheat producing areas in our country, which seriously threatens food security. Analyzing the pathogenic mechanism of F. pseudograminearum can provide valuable theoretical guidance for the control of devastating crop disease. In the previous study, it was revealed that FpDep1, a component of histone deacetylase Rpd3 complex, plays an important role in regulating pathogenicity of F. pseudograminearum; and can also interact with FpUme6, a transcription factor in the Rpd3 complex, the mechanism remains still unknown. In this project, we will firstly determine the role of FpUme6 in pathogenicity for F. pseudograminearum and identify the biological phenotypic correlation between FpDep1 and FpUme6, using one or two genes knock out approach. Secondly, the effect of FpDep1 on FpUme6 protein stability, the expression of FpUme6-regulated genes and the histone acetylation levels of promoter regions in the FpUme6-targeted genes will be determinated by RNA-seq and CHIP-seq, which will reveal the effect of FpDep1 on the biological function of FpUme6. This project will not only expand understanding on the molecular mechanism of FpDep1-FpPme6 interaction regulating pathogenicity of pathogen, but also provide research bases for developing new pesticides for the control of F. pseudograminearum.

假禾谷镰孢引起的小麦茎基腐病近年在我国小麦主产区迅速蔓延，严重威胁粮食安全。解析假禾谷镰孢的致病机制可为防控该病害的发生提供重要的理论指导。我们前期研究发现组蛋白去乙酰化酶Rpd3复合体中的组分FpDep1在调控假禾谷镰孢的致病过程中起重要作用，且与该复合体中的转录因子FpUme6互作，然而具体作用机制尚不清楚。本项目拟通过单基因和双基因敲除的方法，明确FpUME6在病原菌致病过程中的作用，以及FpDEP1与FpUME6在生物学表型上的相关性；并通过RNA-seq和CHIP-seq等方法，阐明FpDep1对FpUme6的稳定性、对其所调控的基因表达水平及对其靶标基因启动子区组蛋白乙酰化水平的影响，揭示FpDep1对FpUme6生物学功能的作用方式。本项目研究结果将阐明FpDep1与FpUme6互作调控假禾谷镰孢致病的分子机制，同时也为开发新型防控药剂提供理论基础。

假禾谷镰孢（Fusarium pseudograminearum）引起的小麦茎基腐病（crown rot of wheat）在黄淮海小麦主产区日益严重，2022年该病害被列为十大产业问题之一，目前关于假禾谷镰孢致病机制的研究还相对较少。据报道，组蛋白去乙酰化酶Rpd3复合体在生物体中具有重要的生物学功能，然而假禾谷镰孢中该复合体中各组分的生物学功能还不清楚。本项目鉴定了与酵母中组蛋白去乙酰化酶Rpd3复合体关键组分Ume6转录因子同源的蛋白，其中同源基因FpUME17与FpUME18在假禾谷镰孢侵染过程中被诱导表达，其缺失突变体致病力下降，在菌丝生长，细胞内吞方面存在缺陷，此外，△Fpume17在Sorbitol胁迫条件下生长速率减慢，在NaCl胁迫条件下生长速率加快、△Fpume18在NaCl、CR胁迫条件下生长速率减慢，酵母系统转录活性验证发现FpUme17具有转录激活活性，而FpUme18不具有转录激活活性。在此基础上，鉴定到了假禾谷镰孢组蛋白去乙酰化酶复合体关键组分组蛋白去乙酰化酶FpRpd3，研究发现突变体△Fprpd3的菌丝生长减慢，气生菌丝减少，在CMC液体培养基中产孢能力丧失，在CR和SDS胁迫条件下几乎不能生长，在大麦和小麦上的致病力丧失，同时发现敲除突变体中组蛋白的乙酰化水平上升，大量基因的表达水平发生改变，同时发现FpRpd3基因的缺失影响非组蛋白的乙酰化，通过体内Co-IP结合质谱测序技术鉴定了FpRpd3的潜在靶标蛋白。本项目为研究组蛋白去乙酰化酶Rpd3复合体在假禾谷镰孢中的调控机制奠定了坚实的基础。