枯草杆菌蛋白酶FpSBT1在假禾谷镰孢菌致病中的功能解析

【作者】 谢羽鑫； 徐家宝； 张旭； 王嘉伟； 陈晓洋； 王招云； 潘月敏；

【机构】 安徽农业大学植物保护学院作物有害生物综合治理安徽省重点实验室；

【摘要】 假禾谷镰孢菌(Fusarium pseudograminearum)是引起小麦茎基腐病的主要病原菌,该病菌通过分泌效应蛋白来促进自身侵染和定殖,但其调控致病性的机制仍不清楚。本研究从假禾谷镰孢菌分泌蛋白中筛选出一个诱导植物细胞坏死的枯草杆菌蛋白酶(FpSBT1),信号肽具有分泌活性,但引起植物细胞死亡的能力不依赖其信号肽。FpSBT1的保守结构域S8肽酶结构域、I9抑制域及4个酶活位点都是其诱导细胞坏死所必需的,表明FpSBT1诱导细胞死亡的能力取决于其保守结构域和催化位点。烟草瞬时表达实验显示, FpSBT1在BAK1、 SOBIR1和PAD的沉默植株上坏死,表明FpSBT1诱导的细胞死亡不依赖BAK1、 SOBIR1和PAD。FpSBT1基因与其同源基因FpSBT2在假禾谷镰孢菌侵染小麦初期表达显著上调表达,暗示其参与假禾谷镰孢菌的侵染过程。为了进一步明确FpSBT基因在假禾谷镰孢菌侵染过程中的作用,构建了FpSBT1基因敲除、FpSBT2基因敲除以及FpSBT1/FpSBT2基因的双敲除突变体;相比野生型菌株,FpSBT1基因单敲除突变体及FpSBT1/FpSBT2基因的双敲除突变体产孢量减少、菌丝末端变得稀疏、菌丝穿透力减弱和致病力显著下降,而FpSBT2基因敲除突变株与野生型菌株无明显差异。以上结果证明FpSBT1在假禾谷镰孢菌生长发育过程中起重要作用,参与了假禾谷镰孢菌的致病过程。本研究初步揭示了分泌蛋白FpSBT1在假禾谷镰孢菌致病中的作用机理,为后期小麦茎基腐病的防控提供理论基础。更多还原