天然无序蛋白SPA调控禾谷镰刀菌有性生殖

【作者】 张竞； 杨恒康； 赵琦闻； 郑文辉； 鲁国东；

【机构】 福建农林大学植物保护学院/闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室；

【摘要】 禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)是世界流行性病害小麦赤霉病(Fusarium head blight)的病原,通过产生有性结构,即子囊壳越冬,子囊壳内部包裹的子囊及子囊孢子是翌年的初侵染源,因此其有性生殖过程对病害循环至关重要。本研究以禾谷镰刀菌为研究对象,分析了禾谷镰刀菌天然无序蛋白SPA的生物学功能。研究表明:相较野生型PH-1,突变体ΔFgspa10几乎不产生子囊壳及子囊孢子,转录组分析也表明FgSPA 10在子囊壳形成前期呈高表达,FgSPA10的缺失造成禾谷镰刀菌有性生殖方面的严重缺陷,但对禾谷镰刀菌菌落的生长、分生孢子的数量以及侵染致病能力的影响不显著。为了进一步探索SPA蛋白在有性生殖方面的功能,笔者构建了FgSpa10-GFP荧光载体,以观察其亚细胞定位。笔者发现在营养生长及无性生殖阶段,FgSpa10稳定定位于菌丝及分生孢子的隔膜上,而在有性生殖过程中,FgSpa10-GFP以点状形式分布在子囊壳上,并且特异性的定位于子囊壳各细胞间连接处,笔者推测FgSpa10可能起着细胞间紧密连接的生物学功能。此外,笔者还观察了其他几种SPA蛋白(包括FgSpa1、FgSpa2、FgSpa13、FgSpa18等)的亚细胞定位。笔者发现各SPA蛋白在隔膜处有部分共定位,并且显示出层层包裹的现象。FgSpa1与FgSpa2定位于隔膜最中心隔孔位置,FgSpa10则定位在较外侧,而FgSpa18定位在最外环,这些观察表明SPA蛋白在隔膜处的生物学功能可能存在差异。通过酵母双杂实验笔者发现,FgSpa10与FgSpa18以及FgSpa1与FgSpa13均存在直接的相互作用,除此之外,笔者还通过PONDR对禾谷镰刀菌各SPA蛋白进行了系统分析,结果显示SPA蛋白均存在较低的疏水性和大范围的天然无序区域。通过荧光漂白实验,笔者发现SPA蛋白荧光在漂白后能够快速恢复,这些实验都表明禾谷镰刀菌SPA蛋白为天然无序蛋白,可能通过相分离反应完成其生物学功能。更多还原