可可毛色二孢菌效应蛋白LtScp1调节寄主免疫反应的机理解析

Analyzing the function of effectors during the infectious stages is a key step in revealing the pathogenic mechanism of phytopathogenic fungi. Lasiodiplodia theobromae, the causal agent of grape canker disease, is emerging as a serious threat to grape production. However, the biological function and pathogenic mechanism of secretory proteins of this pathogen have not been widely explored. In this study, an infection-induced effector LtScp1 was identified in L. theobromae. The N-terminal of LtScp1 contained an exocrine signal peptide which could induce the secretion of yeast sucrase. Inoculation on grapevine indicated that LtScp1 was an important virulence factor. Further molecular biological and plant pathological investigations including pathogen inoculation, yeast two-hybrid assay, and transcription analysis will be adopted in this project in order to fully clarify the biological functions of LtScp1. In addition, we will identify LtScp1-interacting targets in host plants and elucidate the host immune response pathways that are modulated by LtScp1. These results will reveal a regulatory module between LtScp1 and its targets, which may uncover the pathogenic mechanisms of LtScp1.

解析植物病原真菌效应蛋白在病原菌侵染寄主过程中的作用，对深入认识病原菌的致病机制十分关键。引起葡萄溃疡病的可可毛色二孢菌是严重危害葡萄产量的机会病原真菌，但至今仍未见到该病原菌中效应蛋白生物学功能及作用机理的报道。我们前期在可可毛色二孢菌中鉴定到一个侵染诱导表达的效应蛋白LtScp1，其N端具有一个信号肽，能够引起酵母蔗糖酶的分泌，病原菌接种实验表明LtScp1是一个重要的致病因子。本项目拟在此基础上，通过病原菌接种，酵母双杂交及转录组分析等植物病理学及分子生物学方法，明确LtScp1在可可毛色二孢菌致病过程中的生物学功能，鉴定LtScp1在寄主体内的互作靶标，解析LtScp1参与调控寄主免疫反应的途径。本研究将揭示LtScp1与寄主靶标互作的调控模式，也会为阐明葡萄溃疡病菌效应蛋白的致病机理提供实验证据。

由可可毛色二孢菌引起的葡萄溃疡病严重威胁全国乃至世界葡萄的产量和品质，每年给葡萄产业造成重大经济损失。尽管研究人员围绕可可毛色二孢菌的分类、孢子形态、葡萄溃疡病的病症及病状展开了大量研究，并取得了重要研究进展，但是有关该病原菌侵染植物及调节植物免疫反应并最终导致植物发病的机制并不清楚。.植物病原菌致病机理的研究表明效应蛋白在调控病原菌侵染致病及寄主免疫反应等方面发挥了重要作用。本课题组的研究人员前期通过基因组及转录组测序联合分析，预测了可可毛色二孢菌中数以百计的、与病原菌侵染致病相关的致病因子，但是这些致病因子的真实功能并不清楚，以至于研究人员对该病原菌致病机理的认知较为缺乏。. 本研究围绕可可毛色二孢菌分泌的一个致病因子LtScp1开展功能分析。超表达及沉默LtScp1基因，结合病原菌侵染实验揭示了LtScp1蛋白促进可可毛色二孢菌的侵染致病。酵母蔗糖酶分泌试验验证了LtScp1蛋白信号肽的功能。酶切处理发现 LtScp1蛋白具有3个N-糖基化修饰位点。酵母双杂交实验表明LtScp1蛋白与自身互作，并且LtScp1蛋白的自身互作受N-糖基化修饰的影响。酵母双杂交及双分子荧光试验筛选并验证LtScp1蛋白与寄主一个几丁质酶VvChi4互作。基因表达分析显示VvChi4基因的表达受到病原菌的侵染诱导。酵母蔗糖酶分泌试验揭示了VvChi4蛋白的信号肽同样能够引导蛋白外泌。竞争性结合几丁质试验揭示了LtScp1蛋白通过寄主靶标VvChi4调控寄主免疫反应的分子机理。. 研究结果明晰了LtScp1蛋白在可可毛色二孢菌侵染植物过程中的致病作用及分子机理，为全面解析可可毛色二孢菌的致病机理奠定了理论基础，为葡萄溃疡病高效防控措施的建立提供了理论依据，同时为植物机会病原真菌与葡萄的互作研究提供了参考。