RasGEF FgCdc25は、cAMPとMAPKシグナル伝達経路を介して、Fusarium graminearumにおける真菌の発生と病原性を制御している

The RasGEF FgCdc25 regulates fungal development and virulence in Fusarium graminearum via cAMP and MAPK signalling pathways.

• Ahai Chen
• Zhenzhen Ju
• Jinli Wang
• Jing Wang
• Hongkai Wang
• Jiayu Wu
• Yanni Yin
• Youfu Zhao
• Zhonghua Ma
• Yun Chen

抄録

Ras GTPaseは、真核生物において統合されたシグナルをカップリングすることで、様々な細胞プロセスを制御する分子スイッチとして機能しています。Ras GTPase の活性は一般に Ras GTPase グアニンヌクレオチド交換因子（RasGEF）によって引き起こされるが、植物病原性真菌における RasGEF の役割はほとんど知られていない。本研究では、Fusarium graminearumの唯一のRasGEFタンパク質であるFgCdc25を、遺伝学的、細胞学的、表現型学的手法を組み合わせて特徴づけた。FgCdc25はRasGTPaseであるFgRas2と直接相互作用し、FgRas1ではなくRasGTPaseであるFgRas2と相互作用して成長と性生殖を制御していた。FgCDC25遺伝子の変異は、トキシソーム形成とデオキシニバレノール（DON）産生の減少をもたらしたが、これは主にcAMPシグナルに依存していた。また、FgCdc25はFgSte11-Ste7-Gpmk1カスケードにおいてFgSte11と間接的に相互作用し、ΔFgCdc25株は感染構造の形成を全廃し、プランタでは非病原性であったが、外因性cAMPの添加により部分的に回復した。一方、FgCdc25はFgBck1-MKK1-Mgv1カスケードにおいてFgBck1と直接相互作用し、細胞壁の完全性をネガティブに制御していた。これらの結果は、FgCdc25がcAMPとMAPKシグナル伝達経路を調節し、F. graminearumにおける真菌の発生、DON産生、植物感染をさらに制御していることを示唆している。

Ras GTPases act as molecular switches to control various cellular processes by coupling integrated signals in eukaryotes. Activities of Ras GTPases are triggered by Ras GTPase guanine nucleotide exchange factors (RasGEFs) in general, whereas the role of RasGEF in plant pathogenic fungi is largely unknown. In this study, we characterized the only RasGEF protein in Fusarium graminearum, FgCdc25, by combining genetic, cytological and phenotypic strategies. FgCdc25 directly interacted with RasGTPase FgRas2, but not FgRas1, to regulate growth and sexual reproduction. Mutation of the FgCDC25 gene resulted in decreased toxisome formation and deoxynivalenol (DON) production, which was largely depended on cAMP signalling. In addition, FgCdc25 indirectly interacted with FgSte11 in FgSte11-Ste7-Gpmk1 cascade, and the ΔFgcdc25 strain totally abolished the formation of infection structures and was nonpathogenic in planta, which was partially recovered by addition of exogenous cAMP. In contrast, FgCdc25 directly interplayed with FgBck1 in FgBck1-MKK1-Mgv1 cascade to negatively control cell wall integrity. Collectively, these results suggest that FgCdc25 modulates cAMP and MAPK signalling pathways and further regulates fungal development, DON production and plant infection in F. graminearum.

© 2020 Society for Applied Microbiology and John Wiley & Sons Ltd.