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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 稻瘟病菌一假定絲氨酸蛋白酶MSOP4的功能研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 本文以生物信息學(xué)和分子遺傳學(xué)方法，研究了稻瘟病菌一假定絲氨酸蛋白酶MSOP4的功能。為開發(fā)新的稻瘟病防治方法提供理論參考。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文通過(guò)以下主要步驟完成對(duì)稻瘟病菌一假定絲氨酸蛋白酶MSOP4基因功能的探討分析 1：蛋白序列獲得及分析； 2：基因敲除載體的構(gòu)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(bǔ)，或過(guò)量表達(dá)實(shí)驗(yàn)，繼續(xù)表型分析，以及進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。
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(xué)和分子遺傳學(xué)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(gòu)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(bǔ)，或過(guò)量表達(dá)實(shí)驗(yàn)，繼續(xù)表型分析，以及進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，研究該基因功能。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 作品的科學(xué)性、先進(jìn)性：基因敲除，互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，做過(guò)量表達(dá)，這些實(shí)驗(yàn)方法在本實(shí)驗(yàn)室都能夠順利進(jìn)行，可以利用現(xiàn)有的資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 獨(dú)特之處：同時(shí)構(gòu)建MSOP4的過(guò)表達(dá)載體轉(zhuǎn)農(nóng)桿菌侵染擬南芥，以及構(gòu)建MSOP4的過(guò)表達(dá)載體轉(zhuǎn)Guy11，侵染水稻，進(jìn)行表型分析。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)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(xì)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(kù)與生物信息學(xué)分析結(jié)果表明，稻瘟病菌同程度分泌到細(xì)胞外，故推測(cè)Subtilase基因家族在稻瘟病菌侵染致病過(guò)程中基因組中有24個(gè)Subtilase家族蛋白成員，預(yù)測(cè)都具有信號(hào)肽，可能在稻瘟病菌致病過(guò)程中起關(guān)鍵作用。研究病原菌中MSOP4基因功能對(duì)稻瘟病菌致病機(jī)制的認(rèn)識(shí)將有助于更好地防治水稻稻瘟病。
學(xué)術(shù)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(guò)程中，涉及雙方許多信號(hào)分子的識(shí)別與傳導(dǎo)。在病原菌方面，這些信號(hào)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(xì)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(xì)菌和真核生物中，具有蛋白水解活性，而稻瘟菌在致病過(guò)程中分泌的具有蛋白水解活性的蛋白酶，被認(rèn)作是潛在的致病因子；數(shù)據(jù)庫(kù)與生物信息學(xué)分析結(jié)果表明，稻瘟病菌基因組中有24個(gè)Subtilase家族蛋白成員,預(yù)測(cè)他們都具有信號(hào)肽，以不同程度分泌到細(xì)胞外。通過(guò)比較其它病原菌Subtilase基因家族的結(jié)構(gòu)和功能，我們推測(cè)Subtilase基因家族在稻瘟病菌侵染致病過(guò)程中可能起著關(guān)鍵的作用。本論文選擇了具有代表性的一個(gè)Subtilase家族蛋白成員MSOP4，進(jìn)行了基因功能的研究。為了進(jìn)一步了解絲氨酸蛋白酶在稻瘟菌的生長(zhǎng)與致病過(guò)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(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 陳繼圣，鄭士琴，鄭武，周潔，魯國(guó)東，王宗華 (2006). "全基因組預(yù)測(cè)稻瘟菌的分泌蛋白." 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué) 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(guò)對(duì)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(jīng)驗(yàn)。稻瘟病菌成功侵染寄主并使其發(fā)病是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的過(guò)程，目前，已克隆了大量稻瘟菌侵染致病的相關(guān)基因。這些基因從功能上主要分為三類：一類是與侵染有關(guān)的形態(tài)分化過(guò)程中的信號(hào)識(shí)別基因；一類是與毒性相關(guān)的無(wú)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(kuò)展相關(guān)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?qū)颉奔僬f(shuō)，即水稻品種有一個(gè)抗病基因R，稻瘟病菌中就會(huì)有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的無(wú)毒基因Avr-R，它們之間的特異性互作才會(huì)導(dǎo)致品種表現(xiàn)為抗病反應(yīng)。迄今為止，通過(guò)遺傳分析或分子標(biāo)記技術(shù)，已鑒定了至少40個(gè)無(wú)毒基因，而其中只有11個(gè)無(wú)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(guò)程涉及一系列形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理生化的變化，故而除了無(wú)毒基因之外，與產(chǎn)孢、孢子形態(tài)、附著胞形成等與稻瘟病菌致病有關(guān)的基因的研究也是科研關(guān)注的焦點(diǎn)，目前已經(jīng)克隆和分析了包括MPG1，CPKA1，PTH11，PMK1，MPS1，MAGB，MAC1，PDE1，PSL1，TPS1等數(shù)十個(gè)參與稻瘟病菌生活史各個(gè)階段的功能基因。 目前，關(guān)于稻瘟病菌在寄主組織定殖擴(kuò)展階段的相關(guān)基因的研究還比較少，估計(jì)會(huì)成為近期的研究熱點(diǎn)。已克隆的相關(guān)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(xì)胞的定殖。ABC1編碼一種與真菌ATP運(yùn)輸體相關(guān)的蛋白，一般認(rèn)為這些運(yùn)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(nèi)后的存活能力，使其致病性下降。
