稻瘟病菌gas1gas2双突变体基因表达的cDNA阵列检测研究

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已知GAS1和GAS2位于依赖PMK1的MAPK信号途径的下游;缺失Gas1和Gas2,主要引起稻瘟病菌致病性下降。本文用cDNA阵列检测稻瘟病菌gas1gas2双突变体的基因表达情况,并获得以下研究结果。1.以gas1gas2双突变体菌丝和相应野生型Guy11菌丝为探针,分别与含有4108个稻瘟病菌独立克隆的cDNA阵列杂交。数据经一系列处理后,得到1269个差异表达基因。并用荧光定量PCR,验证了cDNA阵列所检测数据的可靠性。2.对以下调表达为主的1269个差异表达基因进行MIPS分类。MIPS分类结果表明:GAS1和GAS2的缺失,主要影响物质能量代谢等方面基因的表达,并且作为物质能量代谢枢纽的TCA循环减缓。3.与细胞壁相关的基因几丁质合酶A,几丁质酶1,细胞壁完整性蛋白scw1,糖苷酶CRH1等众多基因差异下调表达,推测双突变体致病性减弱与细胞壁损伤有关。转录因子pacC/RIM101,有性分化进程蛋白isp4和角质分解酵素转录因子1beta的上调表达可能与双突变体能进行正常的有性生殖,孢子形成等有关。4.定量PCR分析表明,双突变体中的PMK1和MST12均明显上调表达。再结合cDNA阵列检测数据,表明依赖PMK1的GAS1/GAS2途径与依赖PMK1的MST12途径的确是两条不同的信号途径。双突变体仍具有一定的致病性与PMK1-MST12等途径的补偿作用有关。综合MPG1的下调表达等相关信息,我们推断依赖PMK1的GAS1/GAS2信号途径依次为:MPG1,MAGB,连接G蛋白和MAPKKK的基因,MST11-MST7-PMK1,GAS1/GAS2的转录因子,GAS1/GAS2。5.腺苷酸环化酶(AC)和依赖cAMP的蛋白激酶(CPKA)在双突变体中均下调表达,预示着cAMP浓度下降,依赖cAMP的PKA信号传递途径减弱,直接影响到了双突变体附着胞侵染。由于PMK1-GAS1/GAS2信号途径的缺失以及cAMP对PMK1信号途径的调控作用,直接导致了PMK1-MST12信号途径增强表达,以补偿PMK1-GAS1/GAS2途径缺失带来的损失。6.钙调蛋白(CaM),促进钙流入蛋白ehs1,4,5-二磷酸-1-磷脂酰肌醇磷酸二酯酶1的同源基因等均差异下调表达;而钙/钙调蛋白依赖的蛋白激酶(CDPK)的同源基因等均差异上调表达。这些证据预示着双突变体中存在复杂的Ca2+信号传递途径。已知GAS1、GAS2均有Ca2+信号传递途径相关的PKC磷酸化位点,而PKC可能参与附着胞的形成。因此,我们推论,复杂的Ca2+信号传递途径共同调控着双突变体附着胞形成,使得双突变体附着胞能够正常形成。7.Sty1和Wis4的同源基因在双突变体中均下调表达,而酵母Sty1途径与稻瘟病菌OSM1途径同源性最高,预示着OSM1信号途径减弱,双突变体中的渗透压发生改变。我们推测这种改变与双突变体的细胞壁损伤有关。我们还发现Ran,Ras,Rho,Sho等信号途径与PMK1-GAS1/GAS2信号途径有关,表明双突变体中的确存在复杂的信号传递与调控网络。综合全文,gas1gas2双突变体致病性减弱与双突变体中的大量差异表达基因有关,是这些差异表达基因共同作用的结果。特别值得注意的是,与PMK1相关的信号途径,它们之间存在着复杂的信号传递与调控网络。
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