SNARE蛋白FgVam7调控小麦赤霉病菌自噬和致病力的分子机制研究开题报告

 2023-02-19 08:02

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

1、国内外研究动态

小麦的种植面积和产量仅次于水稻,是我国第二大粮食作物[1]。小麦赤霉病、白粉病和纹枯病是长江中下游地区小麦的三大病害,其中小麦赤霉病发生的面积最广、流行的频率最高[2]。小麦赤霉病在民间被俗称为烂麦头、红麦头[3]。赤霉病的病征和病状表现为小花和颖片外表面棕褐色、深紫色到黑色的坏死;紧邻穗花序下方的穗基部可能出现褪绿变褐或变紫,随后其花序组织通常会枯萎,出现白色至茶色,同时内部的谷粒萎缩,芒通常变得不成型,扭结弯曲向下[4]。对大麦而言,侵染在大田中并不容易被发现,受感染的小穗可能表现出棕色或水浸状,受感染的大麦谷粒子表现出茶色到深棕色褪绿;多雨潮湿的季节,在小麦和大麦受感染的小穗、颖片和谷粒上经常可以看到粉红色至橘色的真菌孢子堆;小麦赤霉病主要发生在穗期,造成穗腐,也可发生在苗期引起苗枯症状;穗腐于小麦扬花后出现,最初在颖壳上呈现水渍状褐色斑,渐蔓延至整个小穗,小穗随即失水变为“白穗”[5]。病苗的芽鞘变褐色之后腐烂,根冠也会随之腐烂。小麦赤霉病发生的面积广、流行的频率高,不仅可造成小麦产量的损失,被侵染的小麦含有脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)及玉蜀黍赤霉烯酮(ZEA)等毒素,人、畜误食后可致发烧、腹泻、呕吐等症状,怀孕母畜中毒后可引起流产[6]

正常运转的细胞内,蛋白质、核酸及细胞器等物质的合成与降解存在着一个动态的平衡[7]。其中在物质降解的途径中,只有少量的蛋白质是通过目前比较熟悉的泛素-蛋白酶体途径(ubiquitin-proteasome pathway)这样一种选择性的蛋白质降解途径进行降解的,而更多的物质(如大分子蛋白、细胞器等)则是通过另外一种叫细胞自噬(autophagy)的途径进行降解的。细胞自噬介导的物质降解途径在真核生物体中普遍存在且具有高度的保守性,它是依赖于细胞内溶酶体(酵母中为液泡)介导的一种细胞质物质的降解途径[8]。其在生物体的生长发育、细胞程序性死亡、免疫防御、肿瘤抑制、预防神经退行性病变等多个方面有着至关重要的作用[9]

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2. 研究的基本内容和问题

1、研究目标:

由本实验室已经发表的文章SNARE protein FgVam7controls growth, asexual and sexualdevelopment, and plant infection in Fusarium graminearum;FgVps39-FgVam7-FgSso1complex mediates vesicle trafficking and is

impontant for thedevelopment and virulence of Fusariumgraminearum出发,为了进一步阐明FgVam7调控细胞自噬的分子机制,我们将通过以下两种策略进行研究:

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3. 研究的方法与方案

1、研究方法

通过生物信息学分析,获得禾谷镰刀菌中自噬相关蛋白的序列,构建酵母双杂交载体,进行酵母双杂实验,观察FgVam7的互作蛋白,再进行互作蛋白的功能分析。

利用同源重组原理和 CRISPR/Cas9 技术,采用原生质体转化的方法获得相互作用自噬蛋白的单敲除/双敲除变体,分析不同突变体在禾谷镰刀菌的生长发育以及致病过程的作用机制,进而解析FgVam7是如何调控细胞自噬过程。

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4. 研究创新点

本试验通过酵母双杂交技术,验证筛选FgVam7互作蛋白,并且用免疫共沉淀(Co-IP)、双分子荧光互补(BiFC)进行互作再次验证上一步筛选的蛋白是否互作,双重认证,使筛选出的蛋白更为准确。

5. 研究计划与进展

2018年09月-2018年12月:构建敲除载体,对其结合蛋白进行敲除,并进行原生质体转化,获得其突变体;

2019年01月-2019年03月:分析突变体的生物学表型;

2019年04月-2019年05月:分析数据及撰写研究论文。

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