大丽轮枝菌纤维素结合域蛋白VdCB1.1调控植物先天免疫的分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31671986
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1401.植物病理学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Cellulose binding domain proteins (CBM1) are widely distributed in fungal cell wall degradation enzymes and have the ability to facilitate cell wall degradation, but the pathogenic function of CBM1 was unclear. In previous study, we found one glycoside hydrolases 12 (GH12) protein coupling CBM1 domain which functions as pathogen-associated molecular pattern (PAMP) to trigger the plant innate immunity during plant infection, but the coupling CBM1 domain have the ability to suppress GH12-triggered immunity. Further analysis confirmed that one CBM1 protein VdCB1.1 from Verticillium dahliae also has the ability to suppress the plant innate immunity. However, the mechanism of how CBM1 protein to suppress GH12-triggered immunity in pathogen is unknown. To uncover the regulation mechanism of plant innate immunity by VdCB1.1, the secretory characteristics, subcellular localization, and sequence variation of VdCB1.1 will be identified to demonstrate the gene characterization that function as one effector; the functional domain and recognition site of VdCB1.1 will be determined by the activity of suppressing GH12-induced cell death and plant innate immunity with the progressive truncated peptide and site-directed mutagenesis of VdCB1.1; to describe the molecular mechanism of VdCB1.1 suppressing plant innate immunity, the expression of disease-resistance related genes will be analyzed after infiltration of VdCB1.1, and the ability of CBM1 domain suppressing GH12-induced cell death and plant innate immunity will be identified by GH12 proteins coupled with multiple CBM1 domains; the virulence function of VdCB1.1 will be illustrated by gene knockout and heterologous overexpression in plant during infection. In conclusion, this program will help us get insight into the molecular mechanism of CBM1 protein regulating plant innate immunity and facilitating the infection progress during plant-pathogen interaction, and also provide primary theoretical foundations for developing the novel control strategy to Verticillium wilt.
纤维素结合域CBM1广泛存在于真菌细胞壁降解酶中,促进了细胞壁组份降解,但其参与侵染寄主的致病功能不清楚。本项目前期研究发现大丽轮枝菌1个糖苷水解酶GH12蛋白激活植物先天免疫的活性因藕联CBM1而被抑制,进而发现病原编码的CBM1蛋白VdCB1.1同样具有抑制活性,这种利用CBM1蛋白抑制先天免疫而促进侵染的致病机制未见报道。本项目拟通过分泌特性、亚细胞定位、基因变异等研究明确VdCB1.1作为效应子的特性;鉴定逐步缺失和点突变对抑制细胞死亡活性的影响,解析其抑制功能域和识别位点;分析VdCB1.1对抗病基因表达的影响,明确藕联CBM1抑制先天免疫的功能,阐明其抑制GH12蛋白激发先天免疫的分子机理;通过基因缺失、植物中过表达等研究揭示VdCB1.1参与侵染寄主的毒力功能。完成上述研究有助于揭示CBM1蛋白调控先天免疫参与病原侵染寄主的致病分子机理,为发展新的黄萎病防治策略提供理论依据。

结项摘要

项目按照研究计划完成了既定研究内容。通过VdCBM1信号肽分泌特性、植物中亚细胞定位等研究,明确了VdCBM1为典型的分泌蛋白;通过短肽缺失、定点突变等抑制GH12蛋白(VdEG1/VdEG3)诱导的细胞死亡活性分析,明确VdCBM1抑制活性的依赖于CBM1结构域的完整性及半胱氨酸位点;VdCBM1能够抑制VdXYN4、VdCB21和VdNEP2等效应蛋白激发的免疫反应,包括抗性相关基因表达、胼胝质沉积等。发现了GH12蛋白藕联CBM1结构域抑制了其激发PTI抗性的特性,揭示大丽轮枝菌利用CBM1蛋白或者藕联CBM1结构域抑制先天免疫反应的机理;通过基因敲除与功能互补、植物中过表达等研究明确VdCBM1具有毒性功能。通过上述研究,明确大丽轮枝菌纤维素结合域蛋白VdCB1.1的毒性功能及其调控GH12蛋白激发先天免疫反应的致病分子机理,为发展新的黄萎病防治策略提供理论依据,同时也为真菌利用CBM1和GH12蛋白协同互作干扰植物抗性反应的分子机理研究提供借鉴。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Heterologous Expression of the Cotton NBS-LRR Gene GbaNA1 Enhances Verticillium Wilt Resistance in Arabidopsis.
棉花NBS-LRR基因GbaNA1的异源表达增强拟南芥黄萎病抗性
  • DOI:
    10.3389/fpls.2018.00119
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Li NY;Zhou L;Zhang DD;Klosterman SJ;Li TG;Gui YJ;Kong ZQ;Ma XF;Short DPG;Zhang WQ;Li JJ;Subbarao KV;Chen JY;Dai XF
  • 通讯作者:
    Dai XF
The Verticillium dahliae Sho1-MAPK pathway regulates melanin biosynthesis and is required for cotton infection
棉花感染需要大丽黄萎病 Sho1-MAPK 途径调节黑色素生物合成
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019-11-24
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Li, Jun-Jiao;Zhou, Lei;Dai, Xiao-Feng
  • 通讯作者:
    Dai, Xiao-Feng
Genome Sequence of Verticillium dahliae Race 1 Isolate VdLs.16 From Lettuce
大丽黄萎病小种 1 的基因组序列从生菜中分离出 VdLs.16。
  • DOI:
    10.1094/mpmi-04-20-0103-a
  • 发表时间:
    2020-11-01
  • 期刊:
    MOLECULAR PLANT-MICROBE INTERACTIONS
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Chen, Jie-Yin;Zhang, Dan-Dan;Dai, Xiao-Feng
  • 通讯作者:
    Dai, Xiao-Feng
Functional analyses of small secreted cysteine-rich proteins identified candidate effectors in Verticillium dahliae
富含半胱氨酸的小分泌蛋白的功能分析确定了大丽黄萎病的候选效应子
  • DOI:
    10.1111/mpp.12921
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Molecular Plant Pathology
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Wang Dan;Tian Li;Zhang Dan-Dan;Song Jian;Song Shuang-Shuang;Yin Chun-Mei;Zhou Lei;Liu Yan;Wang Bao-Li;Kong Zhi-Qiang;Klosterman Steven J.;Li Jun-Jiao;Wang Jie;Li Ting-Gang;Adamu Sabiu;Subbarao Krishna V.;Chen Jie-Yin;Dai Xiao-Feng
  • 通讯作者:
    Dai Xiao-Feng
The island cotton NBS-LRR gene GbaNA1 confers resistance to the non-race 1 Verticillium dahliae isolate Vd991
海岛棉 NBS-LRR 基因 GbaNA1 赋予对非小种 1 大丽黄萎病分离株 Vd991 的抗性
  • DOI:
    10.1111/mpp.12630
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Molecular Plant Pathology
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Li Nan Yang;Ma Xue Feng;Short Dylan P G;Li Ting Gang;Zhou Lei;Gui Yue Jing;Kong Zhi Qiang;Zhang Dan Dan;Zhang Wen Qi;Li Jun Jiao;Subbarao Krishna V;Chen Jie Yin;Dai Xiao Feng
  • 通讯作者:
    Dai Xiao Feng

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大丽轮枝菌LysM蛋白毒力功能分析
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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