近日，西北農(nóng)林科技大學植保學院作物病原真菌功能基因組學研究團隊江聰教授課題組在Nature Communications上在線發(fā)表了題為“Gip1 GPCR regulates two sexual-stage differentiation processes in the ascomycete Fusarium graminearum”的研究論文。報道了膜受體Gip1通過不同信號通路時空調(diào)控子囊殼有序發(fā)育的機制。這一發(fā)現(xiàn)提出了真菌信號識別及傳導的新模式，對認識絲狀子囊菌的子囊殼發(fā)育具有重要理論價值。同時，由于子囊孢子是小麥赤霉病的初侵染源，該研究也為菌源控制技術(shù)的研發(fā)提供了靶點及依據(jù)。植保學院江聰教授為論文通訊作者。已畢業(yè)博士、山東農(nóng)業(yè)大學植保學院丁明玉副教授和我校植保學院博士研究生王婉珊為論文并列第一作者。

 

　　當前對真菌有性生殖分子識別的認知主要來源于模式菌釀酒酵母，信息素受體對信息素的識別被認為是有性起始的標志性事件。與酵母不同，絲狀子囊菌能形成復雜的子實體-子囊殼。在多數(shù)具備子囊殼特征的真菌中，子囊殼的形態(tài)建成并不依賴于信息素受體。然而，負責控制這一復雜過程的受體及其所識別的信號尚不清楚。該研究鑒定了小麥赤霉菌G蛋白偶聯(lián)受體Gip1，并發(fā)現(xiàn)其敲除突變體在胡蘿卜培養(yǎng)基上完全無法形成子囊殼，但在秸稈上卻能觀察到小的子囊殼。這表明子囊殼發(fā)育具有階段性特點，并且高度依賴培養(yǎng)條件的變化。進一步研究發(fā)現(xiàn)，Gip1能夠識別階段性配體信號，通過有序激活cAMP-PKA通路和Gpmk1 MAPK通路調(diào)控子囊殼發(fā)育的早期和后期階段。在對gip1突變體進行有性培養(yǎng)時，觀察到了角變現(xiàn)象。對多個角變株進行重測序，所有突變都集中在Velvet復合體的核心組分VeA上。盡管突變發(fā)生在同一基因上，不同的突變位點和形式卻表現(xiàn)出不同程度的表型恢復。這表明VeA也參與了對子囊殼發(fā)育的雙階段調(diào)控，其功能與Gip1密切相關(guān)。Gip1和VeA可能通過不同的方式（信號通路所介導的磷酸化修飾以及轉(zhuǎn)錄調(diào)控）對MAT等有性發(fā)育必需基因進行協(xié)同調(diào)控。研究還對Gip1所識別的配體進行了初步的探索，證明該受體具備多配體特征，這與其多下游信號傳導途徑以及多時期差異調(diào)控的模式是一致的。鑒于Gip1的分布與具備子囊殼特征的真菌在進化上的相關(guān)性，該研究還為揭示子囊殼形成的內(nèi)在驅(qū)動機制和進化意義提供了重要線索。

 

　　該研究受到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目資助。作物抗逆與高效生產(chǎn)全國重點實驗室實驗平臺為研究工作完成提供了技術(shù)支持。

 

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