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玉米大斑病菌热激蛋白HSP 9/12基因的克隆与表达分析
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作者 张淑红 高凤菊 +5 位作者 武秋颖 纪景欣 张运峰 许可 谷守芹 范永山 《中国农业科学》 北大核心 2025年第18期3648-3663,共16页
【目的】克隆玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)非ACD结构域类小分子热激蛋白HSP 9/12基因,分析其在病菌发育、侵染和HT-毒素诱导过程中的表达模式。【方法】在玉米大斑病菌全基因组范围内筛选并克隆热激蛋白HSP 9/12基因,利用生物信... 【目的】克隆玉米大斑病菌(Setosphaeria turcica)非ACD结构域类小分子热激蛋白HSP 9/12基因,分析其在病菌发育、侵染和HT-毒素诱导过程中的表达模式。【方法】在玉米大斑病菌全基因组范围内筛选并克隆热激蛋白HSP 9/12基因,利用生物信息学方法进行编码蛋白的理化性质分析、亚细胞定位、结构预测和系统发育分析,利用RNA-seq和RT-qPCR分析HSP 9/12基因在玉米大斑病菌发育、侵染和HT-毒素诱导过程中的表达情况。【结果】从玉米大斑病菌基因组筛选并克隆到两个HSP 9/12基因,其编码蛋白分别含有99和100个氨基酸,根据分子量分别命名为StHsp10.1和StHsp10.7。理化性质分析表明,两个HSP 9/12均为亲水蛋白,亚细胞定位预测均为细胞质并含有核定位信号,无跨膜结构域和信号肽,均含有HSP9_HSP12(PF04119)结构域;StHSP10.1为酸性不稳定蛋白,StHSP10.7为碱性稳定蛋白,均以α-螺旋为主导的二级和三级结构形式存在;StHSP10.1与酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)HSP12亲缘关系较近,StHSP10.7与粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)HSP9亲缘关系较近。StHSP10.1在分生孢子发育期表达量最高,其次为菌丝、附着胞和侵入钉,芽管表达量较低;玉米大斑病菌接种后StHSP10.1表达量迅速上升,接种72 h时的FPKM达到接种24 h的6.37倍;HT-毒素诱导过程中的RT-qPCR分析结果表明,随着诱导时间增加,StHSP10.1在野生型菌株(WT)中相对基因表达量显著上升,诱导14、21和28 d分别为7 d的2.9、14.1和39.8倍,但在STK1基因敲除突变体(ΔSTK1)中表达量均极低;StHSP10.7在玉米大斑病菌发育阶段、侵染过程和HT-毒素诱导过程中均表达量极低。AlphaFold 3预测显示,StHSP10.1转录起始位点上游-38—-24 bp区域同时存在TATA-box、细胞分化蛋白RCD1结合位点和bZIP转录因子StbZIP11结合位点;利用STRING在线网站构建StHSP10.1蛋白质互作网络,发现2条StHSP10.1调控路径:Ras1→STK1→StbZIP11→StHSP10.1和Ras1→UBE2→CUE1→RCD1-like→StHSP10.1,推测分别在HT-毒素合成和胁迫诱导方面发挥重要作用。【结论】玉米大斑病菌HSP 9/12基因的表达模式存在显著差异,StHSP10.1是病菌发育、侵染和HT-毒素诱导过程中的关键调控基因,而StHSP10.7无调控作用。 展开更多
关键词 玉米大斑病菌 hsp 9/12 小分子热激蛋白 基因克隆 转录调控
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