基本信息
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 基本思路：以生物信息學和分子遺傳學方法，研究了稻瘟病菌一假定絲氨酸蛋白酶MSOP4的功能。 基本方法：1，蛋白序列獲得及分析； 2，基因敲除載體的構建及突變體的獲得； 3，基因敲除； 4，觀察分析突變體表型； 5，做互補，或過量表達實驗，繼續(xù)表型分析，以及進一步實驗，研究該基因功能。
科學性、先進性及獨特之處
- 作品的科學性、先進性：基因敲除，互補實驗，做過量表達，這些實驗方法在本實驗室都能夠順利進行，可以利用現(xiàn)有的資源進行實驗。 獨特之處：同時構建MSOP4的過表達載體轉農桿菌侵染擬南芥，以及構建MSOP4的過表達載體轉Guy11，侵染水稻，進行表型分析。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 分泌蛋白因其分泌到體外的特性，最有可能是病原菌分泌到細胞外與寄主受體蛋白起作用的激發(fā)子和致病因子；數(shù)據(jù)庫與生物信息學分析結果表明，稻瘟病菌同程度分泌到細胞外，故推測Subtilase基因家族在稻瘟病菌侵染致病過程中基因組中有24個Subtilase家族蛋白成員，預測都具有信號肽，可能在稻瘟病菌致病過程中起關鍵作用。研究病原菌中MSOP4基因功能對稻瘟病菌致病機制的認識將有助于更好地防治水稻稻瘟病。
學術論文摘要
- 稻瘟病菌(Magnaporthe grisea) 是研究絲狀真菌的重要模式生物，也是引起水稻重要病害稻瘟病的病原菌。植物與病原菌相互作用的過程中，涉及雙方許多信號分子的識別與傳導。在病原菌方面，這些信號分子往往就是與植物受體蛋白起作用的激發(fā)子和其它致病因子。分泌蛋白因其分泌到體外的特性，最有可能是病原菌分泌到細胞外與寄主受體蛋白起作用的激發(fā)子和致病因子。 絲氨酸蛋白酶廣泛存在于病毒、細菌和真核生物中，具有蛋白水解活性，而稻瘟菌在致病過程中分泌的具有蛋白水解活性的蛋白酶，被認作是潛在的致病因子；數(shù)據(jù)庫與生物信息學分析結果表明，稻瘟病菌基因組中有24個Subtilase家族蛋白成員,預測他們都具有信號肽，以不同程度分泌到細胞外。通過比較其它病原菌Subtilase基因家族的結構和功能，我們推測Subtilase基因家族在稻瘟病菌侵染致病過程中可能起著關鍵的作用。本論文選擇了具有代表性的一個Subtilase家族蛋白成員MSOP4，進行了基因功能的研究。為了進一步了解絲氨酸蛋白酶在稻瘟菌的生長與致病過程中的功能，初步分析了稻瘟菌中部分絲氨酸蛋白酶的基因功能。
獲獎情況
- 無
鑒定結果
- 無
參考文獻
- 陳繼圣，鄭士琴，鄭武，周潔，魯國東，王宗華 (2006). "全基因組預測稻瘟菌的分泌蛋白." 中國農業(yè)科學 39. Abelson, J. N. (1994). "Proteolytic Enzymes: Serine and Cysteine Peptidases." Methods in Enzymology 244. Antao, C. M. and F. X. Malcata (2005). "Plant serine proteases: biochemical, physiological and molecular features." Plant Physiol Biochem 43(7): 637-50. Argos, P. (1987). "A sensitive procedure to compare amino acid sequences." J Mol Biol 193(2): 385-96.
同類課題研究水平概述
- 稻瘟病菌與水稻這一互作系統(tǒng)已成為研究植物病原真菌與寄主生物間相互作用的重要模式系統(tǒng)，通過對該系統(tǒng)的研究將為其他植物病害系統(tǒng)的研究和綜合治理提供重要的可借鑒經驗。稻瘟病菌成功侵染寄主并使其發(fā)病是一個錯綜復雜的過程，目前，已克隆了大量稻瘟菌侵染致病的相關基因。這些基因從功能上主要分為三類：一類是與侵染有關的形態(tài)分化過程中的信號識別基因；一類是與毒性相關的無毒基因、毒性決定因子等；第三類是與病菌侵入水稻組織后定殖擴展相關的基因。 研究表明，水稻與稻瘟病菌之間的特異互作，符合“基因對基因”假說，即水稻品種有一個抗病基因R，稻瘟病菌中就會有一個與之對應的無毒基因Avr-R，它們之間的特異性互作才會導致品種表現(xiàn)為抗病反應。迄今為止，通過遺傳分析或分子標記技術，已鑒定了至少40個無毒基因，而其中只有11個無毒基因（PWL1、PWL2、AVR-CO39、AVR-Pita、ACE1、 AVRPiz-t、AVR-Pia、AVR-Pii、AVR-Pik/km/kp）被克隆。 稻瘟病菌的侵染過程涉及一系列形態(tài)結構與生理生化的變化，故而除了無毒基因之外，與產孢、孢子形態(tài)、附著胞形成等與稻瘟病菌致病有關的基因的研究也是科研關注的焦點，目前已經克隆和分析了包括MPG1，CPKA1，PTH11，PMK1，MPS1，MAGB，MAC1，PDE1，PSL1，TPS1等數(shù)十個參與稻瘟病菌生活史各個階段的功能基因。 目前，關于稻瘟病菌在寄主組織定殖擴展階段的相關基因的研究還比較少，估計會成為近期的研究熱點。已克隆的相關基因主要有PDE1和ABC1。其中PDE1基因編碼P-型ATP酶，研究表明PDE1控制著侵染性菌絲的分化及隨后在寄主表皮細胞的定殖。ABC1編碼一種與真菌ATP運輸體相關的蛋白，一般認為這些運輸體的功能是參與植物病原的抗藥性或抵抗植物保衛(wèi)素。該基因的突變體大大降低了病菌侵入寄主體內后的存活能力，使其致病性下降。
