稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病在水稻生产上是三大病害之一,对水稻是毁灭性的的破坏。近年来对稻瘟病的防治采用培育和利用抗病丰产品种为主策略,以化学防治为辅。该病原菌因其生理小种易变异,且各地生理小种存在很大的差异,优良的抗病品种很快会失去抗性。因此,深入的研究稻瘟病菌生长发育、致病机制及侵染过程中各种结构的作用意义十分重大。稻瘟病菌全基因组序列的公布以及遗传转化体系的完善,为进一步研究各种重要生理功能基因和致病基因提供新平台,为新型稻瘟病菌杀菌剂的研究提供新靶标,也为稻瘟病的防治策略提供可靠理论依据。在稻瘟病菌的信号转导过程中,G蛋白的作用非常重要。G蛋白信号途径调控因子RGS(Regulators of G-proteins signaling)是G蛋白信号途径的负调控因子。在稻瘟病菌的全基因组序列中,共鉴定到8个MoMGS,对其的生物学功能分析发现,MoRgs参与调控稻瘟病菌的生长发育、孢子的产生、附着胞的形成和致病过程。为了进一步阐明稻瘟病菌中MoRgs蛋白(MoRgs1、MoRgs2、MoRgs3、MoRgs4、MoRgs7)的调控机制,本实验室运用蛋白质组学的方法分析获得△Morgs突变体与野生型显著差异表达蛋白,其中包括氨基酸合成代谢相关的基因。在真核生物中,氨基酸生物合成是非常复杂的,并且对于生长分化是必不可少的过程。通过生长测试发现,MoRgs蛋白质在稻瘟病菌氨基酸代谢和营养应答中具有显著的作用。本研究从获得的Rgs蛋白质组学分析结果中筛选感兴趣的氨基酸代谢相关的基因,从中发现了一个高柠檬酸合酶(HCS)MoLys20,其丰度在AMorgs突变体中显著下降。在酿酒酵母菌Saccharomyces.cerevisiae中,通过α-氨基乙二酸途径合成途径(AAA)合成赖氨酸。ScLys20参与赖氨酸合成代谢,催化乙酰辅酶A和α-酮戊二酸缩合形成高柠檬酸,这是在赖氨酸生物合成途径的第一步,也是关键的一步。本研究采用基因敲除的方法获得了MoLYS20的敲除突变体,此DMolys20突变体是一个赖氨酸营养缺陷型菌株,外源加入赖氨酸可部分补偿其营养缺陷。MoLYS20的缺失导致了产孢和侵染能力的缺陷,以及对水稻的致病能力的下降,表明MoLys20参与赖氨酸生物合成,从而影响真菌发育和致病性。MoLys20在稻瘟病菌各个阶段的亚细胞定位均定位于细胞核中,MoLys20的核定位信号NLS(Nuclear localization signa)对于MoLys20进入细胞核的功能具有至关重要的作用,推测MoLys20在代谢和细胞核中具有双重作用。另外,本研究从稻瘟病菌Rgs蛋白质组学分析结果中筛选到精氨酸氨基酸合成代谢相关的编码氨甲酰磷酸合酶的基因MoCPA2,在酿酒酵母菌S.cerevisiae中,氨甲酰磷酸合成的这个步骤是精氨酸合成途径的一条支路代谢,产生的氨基甲酰磷酸用于直接补充精氨酸合成途径中的鸟氨酸。本研究阐明了氨甲酰磷酸合酶MoCpa2的功能。结果表明MoCPA2敲除突变体是精氨酸营养缺陷型菌株。而外源添加赖氨酸后能恢复孢子产生和附着胞分化,同时还能恢复在离体的大麦叶片的致病性缺陷。研究结果表明,MoCPA2缺失后,稻瘟病菌的生长,产孢以及致病性受到了影响,表明MoCPA2对精氨酸的生物合成是必需的,为以精氨酸生物合成为潜在靶标的新型杀菌剂发展提供了一个理论基础。综上所述,MoLYS20对赖氨酸的生物合成是必需的,MoCPA2对精氨酸的生物合成是必需的。MoLys20、MoCpa2在稻瘟病菌的生长发育、产孢和致病过程中具有非常重要的作用,为验证MoRgs调控氨基酸的代谢提供有力证据。