ミトコンドリア内のGタンパク質サブユニットGα、MrGPA1は、昆虫病原性真菌の共子化、ストレス抵抗性、病原性に影響を与える

G-Protein Subunit Gα in Mitochondria, MrGPA1, Affects Conidiation, Stress Resistance, and Virulence of Entomopathogenic Fungus .

• Youmin Tong
• Hao Wu
• Zhenbang Liu
• Zhangxun Wang
• Bo Huang

抄録

G タンパク質は、様々な膜貫通シグナル伝達系において重要なモジュレーターまたはトランスデューサーである。Gタンパク質は、植物の生長、感染関連構造の発現、無性共生、病原性など、真菌の多くの生物学的プロセスにおいて重要な役割を果たしている。しかし、昆虫病原性真菌におけるGタンパク質の機能については不明な点が多い。本研究では、G タンパク質のサブユニット Gαである MrGPA1 の共子化、ストレス耐性、病原性などの機能を明らかにした。MrGPA1 はミトコンドリアに局在していた。 欠失により共子化能が著しく低下し（47％）、共子化に関連するいくつかの主要な遺伝子の発現が低下した。さらに、Δ株と野生型（WT）株のコニディアル発芽に基づいて決定された紫外線照射と熱ストレスに対する真菌の感受性の低下をもたらした。また、化学的ストレス解析の結果、真菌の抗酸化能や細胞壁の完全性には寄与するが、抗真菌薬や浸透圧ストレスに対する耐性には関与していないことが示された。重要なことは，幼虫を対象とした昆虫バイオアッセイ（局所接種および注射）では，キューティクル感染後にΔ株の病原性が低下していることが明らかになったことである。これは、アプレッソリウム形成率の低下といくつかのキューティクル浸透関連遺伝子の発現の低下を伴っていた。さらに、細胞内サイクリックAMP（cAMP）レベルを調節することが示されたが、cAMPを給餌してもアプレッソリウム形成率を回復させることはできなかった。また、この遺伝子は昆虫の感染時のキューティクル浸透にも関与している。これらの知見は、害虫を殺すために、共子化能力や病原性を遺伝的に改善する強力な戦略を設計する可能性を示唆している。

G proteins are critical modulators or transducers in various transmembrane signaling systems. They play key roles in numerous biological processes in fungi, including vegetative growth, development of infection-related structures, asexual conidiation, and virulence. However, functions of G proteins in entomopathogenic fungi remain unclear. Here, we characterized the roles of MrGPA1, a G-protein subunit Gα, in conidiation, stress resistance, and virulence in . MrGPA1 was localized in the mitochondria. deletion resulted in a significant reduction (47%) in the conidiation capacity, and reduced expression of several key conidiation-related genes, including , , , , , and . Further, disruption resulted in decreased fungal sensitivity to UV irradiation and thermal stress, as determined based on conidial germination of Δ and wild-type (WT) strains. Chemical stress analysis indicated that contributes to fungal antioxidant capacity and cell wall integrity, but is not involved in tolerance to antifungal drug and osmotic stress. Importantly, insect bioassays involving (topical inoculation and injection) of larvae revealed decreased virulence of Δ strain after cuticle infection. This was accompanied by decreased rates of appressorium formation and reduced expression of several cuticle penetration-related genes. Further assays showed that regulated intracellular cyclic AMP (cAMP) levels, but feeding with cAMP could not recover the appressorium formation rate of Δ These observations suggest that contributes to the regulation of conidiation, UV irradiation, thermal stress response, antioxidant capacity, and cell wall integrity in . This gene is also involved in insect cuticle penetration during infection. These findings raise the possibility of designing powerful strategies for genetic improvement of conidiation capacity and virulence for killing pests.

Copyright © 2020 Tong, Wu, Liu, Wang and Huang.