菰黑粉菌PKA途径中UePkaC基因对极性生长机制的研究
菰黑粉菌（Ustilago esculenta）是一种可以侵染茭白植株（Zizania latifolia）的内生活体营养真菌。其侵染茭白植株后能够抑制植株抽穗开花并引起植株茎部膨大形成可食用的茭白。在环境因素的影响下，菰黑粉菌形态可以完成从单核酵母型到双核菌丝型的转化，是一种典型的二型态病原真菌。菰黑粉菌的侵染能力及致病性与其二型态转化密切相关。前期研究发现，菰黑粉菌二型态的转化受MAPK信号途径和PKA信号途径共同调节。PKA全酶由两个催化亚基（PkaC）和两个调节亚基（PkaR）组成，不具有激酶活性。当第二信使 cAMP与无活性的PKA调节亚基相结合后，能够诱导其构象发生变化，导致具有激酶活性的催化亚基被释放。本研究围绕PKA信号途径对菰黑粉菌生长，侵染及二形态转化的影响展开。 本研究发现，外源添加cAMP后菌丝失去极性生长能力，单倍体菌株出芽后无法及时分裂，出现多位点芽殖的现象，且高浓度的cAMP影响性亲和菌株融合菌丝的生长。本研究推测PKA信号途径可能影响菰黑粉菌的极性生长。为进一步验证本研究的猜测，本研究对菰黑粉菌PKA信号途径催化亚基UePkaC基因进行深入研究。 本研究克隆得到的菰黑粉菌PKA催化亚基UePkaC与玉米黑粉菌、玉米丝黑穗菌等的PKA催化亚基具有较高的同源性。通过同源重组将UePkaC敲除后发现，UePkaC不影响菰黑粉菌的生长速率，但UePkaC缺失导致菰黑粉菌菌体变长。UePkaC基因在融合初期便受到显著上调，且任意一方的UePkaC缺失都会导致两个性亲和单倍体无法融合，侵染实验也表明UePkaC缺失导致两个性亲和单倍体在植物表面无法正常形成双核菌丝侵染植物。UePkaC参与融合过程可能是因为其可以调控控制接合管生长的信息素基因表达。以上结果表明PKA信号途径可能参与调控菰黑粉菌单倍体的融合以及极性生长过程。 Actin单体聚合形成微丝(F-actin)，与真菌极性生长有密切关系。Actin的聚合（polymerization）以及解聚（depolymerization）受磷酸化调控。已有体外实验证明PKA可以直接磷酸化Actin，但体内尚缺乏实验支持。本研究克隆得到了菰黑粉菌UeActin基因，预测得到了UeActin基因上UePkaC基因的2个特异性磷酸化位点。本研究构建了UeT14::UeActin一个过表达菌株，UeT14::UeActinT204I， UeT14::UeActinT205I，UeT14::UeActinT204I&T205I3个过表达点突变菌株。通过与过表达菌株的对比，发现磷酸化位点被改变后菰黑粉菌的表型没有明显变化。通过免疫荧光实验，明确UeActin基因的亚细胞定位。对比UeT14::UeActin与UeT14△UePkaC::UeActin菌株中，但UeActin基因均呈现点状均匀分布于细胞内，本研究推测UePkaC基因可能不是通过磷酸化来调控UeActin基因从而影响菰黑粉菌的极性生长。UePkaC基因如何调控菰黑粉菌的极性生长，仍需要大量的实验去验证。
菰黑粉菌;茭白;生长机制;PKA信号途径;极性生长
中国计量大学
硕士
生物化学与分子生物学
俞晓平;叶子弘
2017
中文
S432.42
2019-04-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）