《Molecular Plant Pathology》:Regulator of G-Protein Signalling Protein AaRgs2 Negatively Regulates Appressorium-Like Formation of Alternaria alternata Induced by Pear Cutin Monomer via the AaRgs2-AaGα1-AaAC Module
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本研究揭示了Alternaria alternata中G蛋白信号调节蛋白AaRgs2通过AaRgs2-AaGα1-AaAC模块负调控梨角质单体(16-羟基十六烷酸/1,16-十六烷二醇)诱导的附着胞样结构形成的分子机制。转录组分析发现cAMP-PKA、MAPK信号通路及自噬、过氧化物酶体通路关键基因表达显著变化,酵母双杂交和BiFC实验证实AaRgs2与AaGα1特异性互作,且AaGα1直接结合腺苷酸环化酶(AC)的Pfam结构域。该研究为开发果蔬采后病害新型防控策略提供理论靶点。
AaRgs2对链格孢菌早期侵染结构的负调控作用
在梨果实表皮角质单体(16-羟基十六烷酸和1,16-十六烷二醇)诱导下,ΔAaRgs2突变体的孢子萌发率和附着胞样结构形成率显著高于野生型。例如,在16-羟基十六烷酸涂层表面培养4小时后,突变体孢子萌发率和附着胞形成率分别提高25.0%和56.8%。体内实验进一步证实ΔAaRgs2突变体在梨表皮上的附着胞形成率增加47%,但侵染菌丝形成能力下降42.1%,表明AaRgs2在侵染不同阶段具有双向调节功能。
转录组揭示多通路协同调控机制
通过比较野生型与ΔAaRgs2突变体的转录组数据,发现4124个差异表达基因(DEGs),其中上调基因数量约为下调基因的2倍。KEGG富集分析显示,cAMP-PKA信号通路、MAPK信号通路、过氧化物酶体及自噬通路与附着胞形成密切相关。GO分析表明,AaRgs2主要影响细胞骨架组装、肌动蛋白聚合等生物学过程。
关键信号通路基因表达验证
在cAMP-PKA通路中,腺苷酸环化酶基因AC表达上调9.5倍,而磷酸二酯酶基因PdeL表达下降88.1%。MAPK通路中STE11、cdc42、Fus3等基因表达均显著上调。自噬相关基因(如ATG1、ATG13、VPS34)及过氧化物酶体基因(如PEX19、PEX6)在突变体中表达增强,提示这些通路共同协调附着胞发育。
AaRgs2-AaGα1-AaAC模块的分子互作网络
酵母双杂交和Bi实验证实AaRgs2特异性结合Gα亚基AaGα1,且互作发生于细胞核内。进一步研究发现AaGα1与AC蛋白的Pfam结构域直接互作,而AC的Pfam结构域负责催化ATP生成cAMP。该结果与前期研究中ΔAaRgs2突变体细胞内cAMP含量和AC酶活性升高的现象一致,明确了AaRgs2通过抑制AaGα1-AC模块负调控cAMP合成,进而阻遏附着胞形成的分子路径。
研究意义与展望
该研究首次阐明AaRgs2通过G蛋白信号传导调控梨果实病原菌侵染结构的分子框架,为靶向G蛋白信号通路的果蔬采后病害防控策略开发提供新思路。未来需进一步探究AaRgs2如何整合多种环境信号精细调控下游通路,以及其在其他病原菌中的功能保守性。