杉木炭疽菌钾离子转运蛋白CgPPZ1的生物学功能研究开题报告

1. 研究目的与意义

炭疽病菌是一类农林业生产中常见的病原真菌。

该菌是一类典型的半活体营养真菌，在侵染早期，以膨大的侵染菌丝在活体寄主细胞中摄取养分，当寄主细胞死亡后，则以死体营养的方式摄取营养。

由于杉木炭疽菌在营养方式上的特殊性，揭示这一营养特性形成的分子机制也是当前探讨该病致病机制的重要研究方向。

2. 国内外研究现状分析

在真核模式生物酿酒酵母中，编码信号转导蛋白的几种基因的表达的改变已经显示出影响细胞内离子稳态和细胞周期，表明这两种高度调节的细胞过程之间可能存在联系。

这些基因中有两种丝氨酸/苏氨酸磷酸酶，sit4和ppz1，以及一种调节蛋白hal3p / sis2p，它们三者在遗传和生物化学上相互关联（fernandez-sarabia等，1992; di como等，1995; ferrando等，1995; posas等，1995）。

研究发现ppz1参与调控的胞内钾离子的转运，该基因的缺失突变显著改变了胞内钾离子的含量，同时对细胞的胁迫抗性也具有重要的调控作用。

3. 研究的基本内容与计划

本研究在前期工作中从杉木炭疽菌中鉴定到一个ppz1的同源蛋白cgppz1，但目前关于该蛋白的功能还未见报道。

本研究利用同源重组的原理对基因进行敲除，获得磷酸激酶相关基因的突变体，通过比较野生型菌株的细胞内钠钾离子含量、生长发育、胁迫抗性、产孢能力、孢子萌发状态，附着孢形成能力以及致病性，从而揭示该蛋白的生物学功能，为进一步揭示cgppz1调节细胞内钾离子的浓度机制以及致病机理奠定基础，并为以后对该病原菌的防治提供可能的靶标蛋白，为新药物开发提供理论基础。

（1）2018年11月-2018年12月构建基因敲除质粒载体并开始进行转化基因敲除；（2）2018年12月-2019年1月得到cgppz1突变体并进行表型分析；（3）2019年3月-2019年4月完成突变体表型分析并与杉木互作测定致病性；（4）2019年4月-2019年5月 对cgppz1致病性结果作出评估并解释致病性降低或者丢失的原因；

4. 研究创新点

杉木炭疽病菌在致病的早期阶段，分生孢子萌发形成芽管，芽管顶端形成附着胞， 并通过附着胞沉积大量的(甘油产生巨大的压强，压迫附着胞与寄主植物的接触点形成的侵入钉穿透寄主表皮，突破寄主表皮的侵入钉特化形成肥大的侵染菌丝进行活体营养。

当寄主细胞死亡后，杉木炭疽病菌的营养方式则会转变为腐生。

因为该菌在营养方式上的特殊性，揭示该菌这一营养特性形成的分子机制也是当前探讨该病致病机制的重要研究方向。