桃褐腐病菌Mona元件调控MfCYP51基因超量表达的分子机理研究

Brown rot disease caused by Monilinia fructicola is one of the most important disease in peach production. Previous studies showed that there was a Mona element at the upstream of the MfCYP51 gene in DMI resistant M. fructicola isolates. This element has the promoter activity and causes the DMI fungicide resistance via over-expression of the downstream MfCYP51 gene. In this project, the transcription factors (TFs) interacting with Mona element will be screened and identified by using Reverse-ChIP analysis. The biological functions of the identified TF-encoding genes will be investigated through genetic knockout manipulation. At the same time, the proteins interacting with Mona TFs will be screened through yeast-two-hybrid system to demonstrate the molecualr mechanisms of Mona element for up-regulating the downstream genes. This project is not only scientifically significant, the resulted TFs may be used as molecular targets for designing fungicides in management of the DMI resistant M. fructicola population.

褐腐病是桃生产中最为严重的病害之一。前期研究发现褐腐病菌Monilinia fructicola抗性菌株MfCYP51基因的上游存在一个具有启动子活性的Mona元件，可以上调MfCYP51基因表达从而使病菌获得对DMI杀菌剂的抗性。本研究拟利用Reverse-ChIP方法，对与Mona互作的转录因子进行筛选及鉴定。通过遗传转化对筛选到的转录因子编码基因进行敲除以解析其生物学功能。同时通过酵母双杂交筛选Mona转录因子的互作蛋白，明确Mona及其转录因子的调控网络，阐明Mona调控下游基因超量表达的分子机理。本项目的顺利实施不仅可以阐明Mona元件调控褐腐病菌对DMI杀菌剂抗性的分子机理，同时抗性调控相关转录因子有望作为药物设计分子靶标，对高效治理抗DMI杀菌剂的褐腐病菌群体具有重要的实践价值。

褐腐病是严重危害我国桃产业高质量发展的关键限制因素之一，长期使用杀菌剂防治褐腐病会导致病菌产生抗药性。前期研究中发现褐腐病菌Monilinia fructicola中一个Mona元件可以调控下游的MfCYP51基因过表达产生对三唑类杀菌剂（DMIs）的抗性，但具体的调控机制尚不清楚。本研究首先采用Reverse-CHIP技术，获得了9个与Mona元件相关的潜在转录因子，经过功能验证，发现MfPacC，MfHMG6和MfHOX1与褐腐病菌M. fructicola对DMI杀菌剂的抗性相关。通过遗传转化方法进一步对相关转录因子的功能及调控机制进行了探索。明确了MfPacC的转录活性中心，且该转录因子正调控菌丝生长及致病力，负调控褐腐病菌对DMI杀菌剂的抗性。分子机制研究表明，MfPacC通过Pal信号通路影响病菌对DMI的抗性。同时，MfPacC无法与Mona直接互作，可能是通过影响组蛋白乙酰化调控MfCYP51基因的表达实现对DMI杀菌剂的抗性。明确MfHMG6和MfHOX1正调控褐腐病菌菌丝生长、致病力，负调控病菌对DMI的抗性。在此基础上，基于Mona序列及RPA/CRISPR方法，成功开发了一个桃褐腐病菌对DMI杀菌剂的田间抗性检测方法，有望在基层推广使用。