水稻是我国重要的粮食作物之一。稻曲病作为水稻上的重要病害之一,其病原菌为稻绿核菌(Ustilaginoidea virens)。稻曲病不仅降低穗部结实率而影响产量,还能产生毒素影响人和动物健康。稻曲病菌侵染水稻后会分泌效应蛋白帮助侵染和定殖,近年来发现许多效应蛋白在稻曲病菌的致病过程中发挥重要作用。对稻曲病菌效应蛋白的研究有助intestinal microbiology于揭示其致病机理,为该病害的防控提供理论依据和研究基础。本研究以稻曲病菌效应蛋白UvScd1为出发点,对其蛋白功能进行研究,以及评估UvScd1蛋白用于防治病害的潜力。结果如下:UvScd1蛋白在稻曲病菌中的功能分析。实验前期已获得UvScd1敲除、过表达及回补转化子。对稻曲病菌敲除和过表达转化子的表型进行观察,发现敲除和过表达菌株的生长速率降低;敲除和过表达UvScd1分别使产孢量下降和升高;敲除及过表达UvScd1增强稻曲病菌对细胞膜和细胞壁胁迫的耐受性;敲除UvScd1增强了对渗透压胁迫及氧化胁迫的耐受性,而过表达则降低耐受性;UvScd1敲除突变体的致病力降低。结果表明,UvScd1参与稻曲病菌的生长、产孢、对不同胁迫的应答以及致病。UvScd1蛋白功能关键位点分析。前期研究发现UvScd1能够与自身互作以及抑制坏死,并与水稻中扩张蛋白Os EXP互作。序列分析发现UvScd1与稻瘟病菌同源蛋白Mohrip2功能关键区域仅有两位氨基酸不同(75 Arg和79 Phe),同时UvScd1的144 Asn为预测的糖基化修饰位点。将UvScd1蛋白的三个位点(75 Arg、79 Phe和144 Asn)进行突变并对其功能进行分析。75 Arg和79 Phe突变后,UvScd1不能抑制XEG1、INF1和BAX引起的坏死;144 Asn的突变对其抑制坏死的功能没有影响。三个位点的突变均影响与野生型UvScd1以及与Os EXP的互作。蛋白活性分析发现,Os EXP具有扩张蛋白活性,UvScd1对其活性具有抑制作用,三个位点突变后抑制活性的能力降低。结果表明,UvScd1能够和Os EXP互作并抑制其扩张蛋白活性;75 Arg、79 Phe和144 Asn位点在二聚体形成、抑制坏死以及抑制Os EXP扩张蛋白活性方面NSC 125973价格具有重要作用。异源表达UvScd1和敲除Os EXP水稻的研究。与野生型水稻ZH11相比,异源表达UvScd1和敲除Os EXP的水稻植株对稻曲病的抗性降低,同时发现水稻穗中的抗病相关基因的表达量也降低。进一步分析发现,异源表达UvScd1和敲除Os EXP的水稻穗部质外体蔗糖的含量以及灌浆相关基因的表达量上升。研究结果表明,UvScd1和Os EXP参与调控水稻穗部的抗性、胞外蔗糖含量以及灌浆相关基因的表达。UvScd1蛋白用于稻瘟病防治的研究。前期研究发现,异源表达UvScd1水稻的叶片产此网站生类病斑症状,表明UvScd1可以触发水稻叶片的抗性反应。通过体外诱导表达UvScd1蛋白并处理水稻叶片,发现其可以诱导水稻叶片的活性氧爆发、抗病相关基因的上调表达、增强叶片对稻瘟病的抗性。以此为基础,开发出含有UvScd1的枯草芽孢杆菌,经该菌处理的水稻叶片活性氧迸发,抗病相关基因上调表达,对稻瘟病的抗性增强。结果表明,UvScd1和含有UvScd1的枯草芽孢杆菌能够触发水稻叶片的抗性反应,为含有激发子蛋白生防工程菌的开发和田间应用提供依据。综上所述,效应蛋白UvScd1参与调控稻曲病菌致病等过程,通过和水稻Os EXP互作并抑制其扩张蛋白活性发挥功能。UvScd1能够触发水稻叶片的抗病反应,并开发出防治稻瘟病的生防工程菌。研究结果揭示了UvScd1的功能和致病机理,同时为激发子生防工程菌的开发以及病害防治提供依据。