基本信息
- 项目名称：
- 稻瘟病菌一假定丝氨酸蛋白酶MSOP4的功能研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文以生物信息学和分子遗传学方法，研究了稻瘟病菌一假定丝氨酸蛋白酶MSOP4的功能。为开发新的稻瘟病防治方法提供理论参考。
- 详细介绍：
- 本文通过以下主要步骤完成对稻瘟病菌一假定丝氨酸蛋白酶MSOP4基因功能的探讨分析 1：蛋白序列获得及分析； 2：基因敲除载体的构建及突变体的获得； 3：基因敲除； 4：观察分析突变体表型； 5：做互补，或过量表达实验，继续表型分析，以及进一步实验。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 基本思路：以生物信息学和分子遗传学方法，研究了稻瘟病菌一假定丝氨酸蛋白酶MSOP4的功能。 基本方法：1，蛋白序列获得及分析； 2，基因敲除载体的构建及突变体的获得； 3，基因敲除； 4，观察分析突变体表型； 5，做互补，或过量表达实验，继续表型分析，以及进一步实验，研究该基因功能。
科学性、先进性及独特之处
- 作品的科学性、先进性：基因敲除，互补实验，做过量表达，这些实验方法在本实验室都能够顺利进行，可以利用现有的资源进行实验。 独特之处：同时构建MSOP4的过表达载体转农杆菌侵染拟南芥，以及构建MSOP4的过表达载体转Guy11，侵染水稻，进行表型分析。
应用价值和现实意义
- 分泌蛋白因其分泌到体外的特性，最有可能是病原菌分泌到细胞外与寄主受体蛋白起作用的激发子和致病因子；数据库与生物信息学分析结果表明，稻瘟病菌同程度分泌到细胞外，故推测Subtilase基因家族在稻瘟病菌侵染致病过程中基因组中有24个Subtilase家族蛋白成员，预测都具有信号肽，可能在稻瘟病菌致病过程中起关键作用。研究病原菌中MSOP4基因功能对稻瘟病菌致病机制的认识将有助于更好地防治水稻稻瘟病。
学术论文摘要
- 稻瘟病菌(Magnaporthe grisea) 是研究丝状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。植物与病原菌相互作用的过程中，涉及双方许多信号分子的识别与传导。在病原菌方面，这些信号分子往往就是与植物受体蛋白起作用的激发子和其它致病因子。分泌蛋白因其分泌到体外的特性，最有可能是病原菌分泌到细胞外与寄主受体蛋白起作用的激发子和致病因子。 丝氨酸蛋白酶广泛存在于病毒、细菌和真核生物中，具有蛋白水解活性，而稻瘟菌在致病过程中分泌的具有蛋白水解活性的蛋白酶，被认作是潜在的致病因子；数据库与生物信息学分析结果表明，稻瘟病菌基因组中有24个Subtilase家族蛋白成员,预测他们都具有信号肽，以不同程度分泌到细胞外。通过比较其它病原菌Subtilase基因家族的结构和功能，我们推测Subtilase基因家族在稻瘟病菌侵染致病过程中可能起着关键的作用。本论文选择了具有代表性的一个Subtilase家族蛋白成员MSOP4，进行了基因功能的研究。为了进一步了解丝氨酸蛋白酶在稻瘟菌的生长与致病过程中的功能，初步分析了稻瘟菌中部分丝氨酸蛋白酶的基因功能。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 陈继圣，郑士琴，郑武，周洁，鲁国东，王宗华 (2006). "全基因组预测稻瘟菌的分泌蛋白." 中国农业科学 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.
同类课题研究水平概述
- 稻瘟病菌与水稻这一互作系统已成为研究植物病原真菌与寄主生物间相互作用的重要模式系统，通过对该系统的研究将为其他植物病害系统的研究和综合治理提供重要的可借鉴经验。稻瘟病菌成功侵染寄主并使其发病是一个错综复杂的过程，目前，已克隆了大量稻瘟菌侵染致病的相关基因。这些基因从功能上主要分为三类：一类是与侵染有关的形态分化过程中的信号识别基因；一类是与毒性相关的无毒基因、毒性决定因子等；第三类是与病菌侵入水稻组织后定殖扩展相关的基因。 研究表明，水稻与稻瘟病菌之间的特异互作，符合“基因对基因”假说，即水稻品种有一个抗病基因R，稻瘟病菌中就会有一个与之对应的无毒基因Avr-R，它们之间的特异性互作才会导致品种表现为抗病反应。迄今为止，通过遗传分析或分子标记技术，已鉴定了至少40个无毒基因，而其中只有11个无毒基因（PWL1、PWL2、AVR-CO39、AVR-Pita、ACE1、 AVRPiz-t、AVR-Pia、AVR-Pii、AVR-Pik/km/kp）被克隆。 稻瘟病菌的侵染过程涉及一系列形态结构与生理生化的变化，故而除了无毒基因之外，与产孢、孢子形态、附着胞形成等与稻瘟病菌致病有关的基因的研究也是科研关注的焦点，目前已经克隆和分析了包括MPG1，CPKA1，PTH11，PMK1，MPS1，MAGB，MAC1，PDE1，PSL1，TPS1等数十个参与稻瘟病菌生活史各个阶段的功能基因。 目前，关于稻瘟病菌在寄主组织定殖扩展阶段的相关基因的研究还比较少，估计会成为近期的研究热点。已克隆的相关基因主要有PDE1和ABC1。其中PDE1基因编码P-型ATP酶，研究表明PDE1控制着侵染性菌丝的分化及随后在寄主表皮细胞的定殖。ABC1编码一种与真菌ATP运输体相关的蛋白，一般认为这些运输体的功能是参与植物病原的抗药性或抵抗植物保卫素。该基因的突变体大大降低了病菌侵入寄主体内后的存活能力，使其致病性下降。
