全 文 ：植物保护学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｌａｎｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ， ２０１５， ４２（６）： ８６９ － ８７６ ＤＯＩ： １０􀆰 １３８０２ ／ ｊ． ｃｎｋｉ． ｚｗｂｈｘｂ． ２０１５􀆰 ０６􀆰 ００２
基金项目：国家自然科学基金（３１１７１７９８，３１４７１７３４），国家现代农业（玉米）产业技术体系（ＣＡＲＳ⁃０２）
∗通讯作者（Ａｕｔｈｏｒ ｆｏｒ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ）， Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｊｉｅｃｈｅｎ５９＠ ｓｊｔｕ． ｅｄｕ． ｃｎ
收稿日期： ２０１５ － ０７ － １０
玉米弯孢叶斑病菌全基因组分泌蛋白的预测与分析
高金欣１，２ 　 高士刚１，２ 　 李雅乾１，２ 　 陈　 捷１，２∗
（１．上海交通大学农业与生物学院， 农业部都市农业（南方）重点实验室， 上海 ２００２４０；
２．上海交通大学微生物代谢国家重点实验室， 上海 ２００２４０）
摘要： 为深入了解玉米弯孢叶斑病菌致病的分子机制，采用信号肽分析软件 ＳｉｇｎａｌＰ ４􀆰 １ 与
ＰＳＯＲＴｂ ３􀆰 ０􀆰 ２、跨膜螺旋结构分析软件 ＴＭＨＭＭ ２􀆰 ０ 与 ＴＨＵＭＢＵＰ、ＧＰＩ 锚定位点分析软件 ｂｉｇ⁃ＰＩ
Ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ和亚细胞器蛋白定位分析软件 ＴａｒｇｅｔＰ １􀆰 １ 这 ６ 款软件综合预测该菌全基因组中１０ ３７２条
蛋白序列，并对筛选出的分泌蛋白信号肽基本特征进行分析。 结果表明，在玉米弯孢叶斑病菌全基
因组编码蛋白中共发现 ８０４ 个具有典型信号肽的分泌蛋白，占全基因组蛋白总数的 ７􀆰 ８％ ；编码这
些蛋白的开放阅读框最小为 ２１９ ｂｐ，最大为７ １１３ ｂｐ，平均为１ ２５２ ｂｐ；引导它们的信号肽长度分布
在 １３ ～ ３７ ａａ之间，平均为 １９ ａａ。 信号肽中出现频率最高的氨基酸依次为丙氨酸、亮氨酸和丝氨
酸。 信号肽切割位点与根癌土壤杆菌、粗糙脉孢霉和马铃薯晚疫病菌一样，同属于 Ａ⁃Ｘ⁃Ａ 型。 ７０
个具有功能描述的分泌蛋白主要是和细胞代谢与转运、信号转导有关的酶类；还有一些降解细胞壁
组分及与致病相关的酶类，可能与玉米弯孢叶斑病菌的毒性有关。
关键词： 玉米弯孢叶斑病菌； 基因组； 分泌蛋白； 信号肽
Ｇｅｎｏｍｅ⁃ｗｉｄｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｓｅｃｒｅｔｅｄ
ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｏｆ Ｃｕｒｖｕｌａｒｉａ ｌｕｎａｔａ
Ｇａｏ Ｊｉｎｘｉｎ１，２ 　 Ｇａｏ Ｓｈｉｇａｎｇ１，２ 　 Ｌｉ Ｙａｑｉａｎ１，２ 　 Ｃｈｅｎ Ｊｉｅ１，２∗
（１． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｕｒｂａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ （Ｓｏｕｔｈ）， Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ； Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｙ，
Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ，
Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｈａｖｅ ａ ｆｕｒｔｈｅｒ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ， １０ ３７２
ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ｃｕｒｖｕｌａｒｉａ ｌｕｎａｔａ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ
ＳｉｇｎａｌＰ ４􀆰 １ ａｎｄ ＰＳＯＲＴｂ ３􀆰 ０􀆰 ２， ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ ｈｅｌｉｘ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ＴＭＨＭＭ ２􀆰 ０ ａｎｄ
ＴＨＵＭＢＵＰ， ＧＰＩ⁃ａｎｃｈｏｒｉｎｇ ｓｉｔｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂｉｇ⁃ＰＩ Ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ， ａｎｄ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｒｏｔｅｉｎ ｌｏｃａｔｉｏｎ
ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ＴａｒｇｅｔＰ １􀆰 １． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ｉｎ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ
ｗｅｒｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ， ８０４ ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ， ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ ｆｏｒ ７􀆰 ８％ ｏｆ ｔｈｅ
ｔｏｔａｌ ｎｕｍｂｅｒ． Ｆｏｒ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｔｅｉｎｓ， ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ａｎｄ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｆ ｔｈｅ ｏｐｅｎ ｒｅａｄ ｆｒａｍｅｓ ｗｅｒｅ ２１９ ｂｐ ａｎｄ
７ １１３ ｂｐ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｎ ｓｃｏｒｅ ｗａｓ １ ２５２ ｂｐ． Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｌｅｎｇｔｈ ｗａｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｉｎ
１３ － ３７ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｌｅｎｇｔｈ ｗａｓ １９ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ． Ｔｈｅ ｔｏｐ ｔｈｒｅｅ ｆｒｅｑｕｅｎｔ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｉｎ
ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ｗｅｒｅ ａｌａｎｉｎｅ， ｌｅｕｃｉｎｅ ａｎｄ ｓｅｒｉｎｅ． Ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅ ｃｌｅａｖａｇｅ ｓｉｔｅ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ Ａ⁃Ｘ⁃Ａ
ｔｙｐｅ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｆｒｏｍ Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ， Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ ｃｒａｓｓａ
ａｎｄ Ｐｈｙｔｏｐｈｔｈｏｒａ ｉｎｆｅｓｔａｎｓ． Ａｍｏｎｇ ｔｈｅｓｅ， ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ７０ ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ
ｐｒｅｖｉｏｕｓｌｙ． Ｍａｎｙ ｏｆ ｔｈｅｍ ｗｅｒｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ｃｅｌｌｕｌａｒ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ａｎｄ ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ， ｅｔｃ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，
ｓｏｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｗｅｒｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｃｅｌｌ ｗａｌｌ⁃ｄｅｇｒａｄｉｎｇ ａｎｄ ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｉｔｙ， ｗｈｉｃｈ
ｗｅｒｅ ｌｉｋｅｌｙ ｔｏ ｂｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｖｉｒｕｌｅｎｃｅ ｏｆ Ｃ． ｌｕｎａｔａ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｃｕｒｖｕｌａｒｉａ ｌｕｎａｔａ； ｇｅｎｏｍｅ； ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎ； ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅ
　 　 由新月弯孢菌 Ｃｕｒｖｕｌａｒｉａ ｌｕｎａｔａ 引起的玉米弯
孢叶斑病是一种世界性分布的玉米叶部病害（Ｇａｏ
ｅｔ ａｌ． ，２０１５ａ）。 近年来，该病害发生日益严重，给我
国玉米生产带来了巨大的经济损失 （李富华等，
２００４；高金欣等，２０１５）；尤其在北方，其危害已经超
过了玉米大斑病和玉米丝黑穗病 （高金欣等，
２０１１ａ，ｂ；Ｇａｏ ｅｔ ａｌ． ，２０１４ａ）。 目前，针对该病害的
研究主要集中在发生规律和防治策略上，但对其致
病机理的研究尚不深入（Ｇａｏ ｅｔ ａｌ． ，２０１４ａ）。 ２０１１
年，弯孢菌 ＣＸ⁃３ 菌株的全基因组测序已基本完成
（Ｇａｏ ｅｔ ａｌ． ，２０１４ｂ）。 在弯孢菌基因组中识别了 ２
个促分裂原活化蛋白激酶基因 Ｃｌｍ１（王嘉渊和陈
捷，２０１１）和 Ｃｌｋ１（Ｇａｏ ｅｔ ａｌ． ，２０１２）、１ 个二氢蝶酸
合酶基因（Ｇａｏ ｅｔ ａｌ． ，２０１５ｂ）、１ 个过氧化氢酶基因
ＣＡＴ（Ｇａｏ ｅｔ ａｌ． ，２０１５ｃ）、１个毒素合成相关基因 Ｃｌｔ⁃１
（Ｇａｏ ｅｔ ａｌ． ，２０１４ａ）、２ 个黑色素合成基因 Ｂｒｎ１（Ｌｉｕ
ｅｔ ａｌ． ，２０１１）和 Ｓｃｄ（Ｇａｏ ｅｔ ａｌ． ，２０１５ｄ）。 基因组测
序的完成为弯孢菌每个基因在分子、细胞和生理功
能等多层次上的研究提供了全面的信息，标志着对
该病菌致病机制的解析已进入功能基因组研究阶
段。 在生物体内，蛋白质是结构和功能的主要体现
者，分析基因组所表达的蛋白组功能和特性自然就
成为其中的重要一环，而分泌蛋白组又是总蛋白组
中的一个重要组成部分。
分泌蛋白是指由生物体细胞合成的含有信号肽
并且可以分泌到细胞外的一类蛋白质（Ｂｌｏｂｅｌ ＆ Ｓａ⁃
ｂａｔｉｎｉ，１９７１）。 信号肽通常由 １５ ～ ６０ 个氨基酸残基
组成，包含 Ｎ 区（氨基端）、Ｈ 区（疏水区）和 Ｃ 区
（羧基端）３ 个结构域。 信号肽酶切位点位于 Ｃ 区，
氨基酸组成一般是 Ａ⁃Ｘ⁃Ａ（Ｍａｒｔｏｇｌｉｏ ＆ Ｄｏｂｂｅｒｓｔｅｉｎ，
１９９８）。 起初分泌蛋白是在游离核糖体上合成，当
多肽链延伸至约 ８０ 个氨基酸残基后，Ｎ端的信号肽
识别内质网膜上的受体并与之结合，进而引导多肽
链运至内质网腔。 腔内的信号肽酶识别、切除信号
肽，新合成的多肽链则通过内质网上的膜系统转运
到细胞外。 在植物病原真菌与寄主互作的过程中，
致病因子往往要分泌到胞外，才可以被寄主受体蛋
白识别（Ｃａｔａｎｚａｒｉｔｉ ｅｔ ａｌ． ，２００６）。
分泌蛋白通过各种途径分泌到细胞表面、质膜
外空间后，可以感知周围的环境并作出适应性反应。
有很多特殊的酶往往属于分泌蛋白，它们对于微生
物感应周边环境的物质、能量等信息具有重要作用
（Ｇｒｅｅｎｂａｕｍ ｅｔ ａｌ． ，２００１）。 在病原菌侵染寄主植物
的过程中，往往有大量分泌蛋白参与并发挥着重要
作用（Ｎｉｍｃｈｕｋ ｅｔ ａｌ． ，２００３）。 植物的先天免疫系统
主要由病原相关分子模式激发的免疫反应（ＰＡＭＰ⁃
ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ ｉｍｍｕｎｉｔｙ，ＰＴＩ）和效应蛋白激发的免疫反应
（ ｅｆｆｅｃｔｏｒ⁃ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ ｉｍｍｕｎｉｔｙ， ＥＴＩ）组成。 其中， ＥＴＩ
是由植物的抗病蛋白（Ｒ 蛋白）识别病原微生物产
生的效应蛋白，从而引发植物产生特异性防卫反应。
病原菌产生的一些分泌蛋白与寄主抗性基因编码的
Ｒ蛋白间的互作是病原与寄主非亲和互作后引起
ＥＴＩ效应的关键。 因此，本研究从功能基因组学角
度对弯孢菌全基因组中所有潜在的分泌蛋白及功能
进行预测，并对筛选出的分泌蛋白信号肽的基本特
征进行了统计分析，以期为深入研究弯孢菌 －玉米
分子互作机制，持续有效地开展玉米弯孢叶斑病的
防控提供新的思路。
１ 材料与方法
１􀆰 １ 材料
玉米弯孢叶斑病菌强致病性菌株 ＣＸ⁃３ 全基因
组１０ ３７２个蛋白质的氨基酸序列从 Ｄｒｙａｄ Ｄｉｇｉｔａｌ
Ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ（ ｈｔｔｐ： ／ ／ ｄｏｉ􀆰 ｏｒｇ ／ １０􀆰 ５０６１ ／ ｄｒｙａｄ􀆰 ２２ｖ１８）
获得。
１􀆰 ２ 方法
应用 ＳｉｇｎａｌＰ ４􀆰 １ 软件 （ ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ． ｃｂｓ． ｄｔｕ．
ｄｋ ／ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ／ ＳｉｇｎａｌＰ ／ ）分析待测蛋白氨基酸序列是
否含有信号肽及其具体位置（Ｐｅｔｅｒｓｅｎ ｅｔ ａｌ． ，２０１１）；
ＰＳＯＲＴｂ ３􀆰 ０􀆰 ２ 软件（ ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ． ｐｓｏｒｔ． ｏｒｇ ／ ｐｓｏｒｔｂ ／
ｉｎｄｅｘ． ｈｔｍｌ）分析该蛋白质信号肽切割位点是否可被
识别并切割（Ｎａｋａｉ，２０００）；含有分泌型信号肽的蛋
白质序列含有跨膜区表明该蛋白可能是膜受体、膜
上的锚定蛋白或离子通道蛋白，采用 ＴＭＨＭＭ ２􀆰 ０
（ ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ． ｃｂｓ． ｄｔｕ． ｄｋ ／ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ／ ＴＭＨＭＭ ／ ） 和
ＴＨＵＭＢＵＰ 软件 （ ｈｔｔｐ： ／ ／ ｓｐａｒｋｓ． ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ． ｉｕｐｕｉ．
ｅｄｕ ／ Ｓｏｆｔｗａｒｅｓ⁃Ｓｅｒｖｉｃｅｓ＿ｆｉｌｅｓ ／ ｔｈｕｍｂｕｐ． ｈｔｍ）预测蛋白
序列的跨膜螺旋结构，排除具有跨膜结构域的蛋白
质序列（Ｍöｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ． ，２００１；Ｚｈｏｕ ＆ Ｚｈｏｕ，２００３）；ＧＰＩ
锚定是真核生物蛋白质转录后一种较常见的修饰方
０７８ 植　 物　 保　 护　 学　 报 ４２ 卷
式，ＧＰＩ基团结合在羧基端的 γ 位点后可以帮助蛋
白锚定在质膜上，所以在进行分泌蛋白预测的时候
也应该排除这些蛋白质，ｂｉｇ⁃ＰＩ Ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ 软件（ ｈｔ⁃
ｔｐ： ／ ／ ｍｅｎｄｅｌ． ｉｍｐ． ａｃ． ａｔ ／ ｇｐｉ ／ ｇｐｉ＿ｓｅｒｖｅｒ）用来分析蛋
白质是否锚定在细胞膜上 （ Ｅｉｓｅｎｈａｂｅｒ ｅｔ ａｌ． ，
１９９９）；ＴａｒｇｅｔＰ １􀆰 １ 软件（ ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ． ｃｂｓ． ｄｔｕ． ｄｋ ／
ｓｅｒｖｉｃｅｓ ／ ＴａｒｇｅｔＰ ／ ）分析靶标肽段在亚细胞器中的定
位和分布，以确定该段序列是否为穿膜信号肽（Ｅｉｓ⁃
ｅｎｈａｂｅｒ ｅｔ ａｌ． ，１９９８）。 在直系同源簇（ｃｌｕｓｔｅｒ ｏｆ ｏｒ⁃
ｔｈｏｌｏｇｏｕｓ ｇｒｏｕｐ， ＣＯＧ） 数据库 （ ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ． ｎｃｂｉ．
ｎｌｍ． ｎｉｈ． ｇｏｖ ／ ＣＯＧ ／ ）中比对已获得的分泌蛋白序
列，得到其功能分类及描述。
２ 结果与分析
２􀆰 １ 玉米弯孢叶斑病菌分泌蛋白信号肽预测
图 １ 玉米弯孢叶斑病菌分泌蛋白开放阅读框的长度分布
Ｆｉｇ． １ Ｔｈｅ ＯＲＦ ｌｅｎｇｔｈ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｉｎ Ｃｕｒｖｕｌａｒｉａ ｌｕｎａｔａ　
ＳｉｇｎａｌＰ ４􀆰 １ 软件分析表明，弯孢菌全基因组编
码３ ５５６个含有分泌型信号肽的蛋白质。 ＰＳＯＲＴｂ
３􀆰 ０􀆰 ２ 软件进一步筛选发现，在３ ５５６个蛋白序列中
具有切割位点并且可以被信号肽酶识别、切割的蛋
白质序列有１ １４９个。 ＴＭＨＭＭ ２􀆰 ０ 软件预测发现，
在１ １４９个蛋白质序列中有 ９５１ 个既符合跨膜螺旋
为 ０，又具有分泌型信号肽的蛋白序列，其中经
ＴＨＵＭＢＵＰ软件分析发现没有跨膜螺旋区的蛋白质
序列有 ８５７ 个。 ｂｉｇ⁃ＰＩ Ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ 软件对这 ８５７ 个候
选蛋白进行 ＧＰＩ锚定位点预测，其中 ８１７ 个蛋白质
没有锚定位点。 采用 ＴａｒｇｅｔＰ １􀆰 １ 软件预测弯孢菌
８１７ 个蛋白序列在亚细胞结构中的分布，发现除 １３
个分布于其它细胞器外，剩余 ８０４ 个都具有分泌途
径的信号肽，占全基因组１０ ３７２个蛋白质序列的
７􀆰 ８％ 。 在这 ８０４ 个分泌蛋白中，编码蛋白序列最小
的开放阅读框长度是 ２１９ ｂｐ，最大长度为７ １１３ ｂｐ，
平均为１ ２５２ ｂｐ，多集中在 ６００ ～ ８９９ ｂｐ（图 １）。 引
导分泌蛋白的信号肽长度介于 １３ ～ ３７ ａａ 之间，平
均为 １９ ａａ。 其中含有 １８ ａａ 的信号肽最多，达到
１４１ 个；其次是长度为 １９ ａａ的信号肽，有 １３８ 个（图
２）。 信号肽的长度、结构相似，分布集中，说明信号
肽的功能可能是由氨基酸的种类、排列等微小差异
造成的。 信号肽的长度变化区间较大，可能与蛋白
质功能的多样性和生物进化有关。
２􀆰 ２ 玉米弯孢叶斑病菌分泌蛋白信号肽特征分析
对弯孢菌分泌蛋白信号肽切割位点分析表明，
在信号肽与成熟蛋白切割位点 － ３、 － １ 和 ＋ １ 位上
使用频率最高的氨基酸都是丙氨酸，在 － １ 位上，氨
基酸种类尤为保守，丙氨酸所占比例高达 ８０􀆰 ７％ ；
而 － ２、 ＋ １ 和 ＋ ３ 位氨基酸的使用种类和比例表现
出多样化的特征，分布最多的分别是丝氨酸、脯氨酸
和苏氨酸（表 １）。 对分泌蛋白信号肽中氨基酸的出
现频率进行统计分析，发现非极性、疏水氨基酸（丙
氨酸、缬氨酸、亮氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、脯氨酸）
含量最高，占 ５８􀆰 ５％ ；其次是极性、不带电荷的氨基
酸（丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、天冬酰
胺、谷氨酰胺），占 ２７􀆰 ６％ ；带正电荷的碱性氨基酸
（赖氨酸、精氨酸、组氨酸）占 ５􀆰 ６％ ；芳香族氨基酸
（色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸）占 ７􀆰 ６％ ；带负电荷的
酸性氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）最少，仅占 ０􀆰 ６％
（图 ３）。 在所有氨基酸中，丙氨酸含量最高，其次为
亮氨酸，最少的为天冬氨酸和谷氨酸。 含量超过
５％的氨基酸主要为脂肪族氨基酸中的中性氨基酸
１７８６ 期 高金欣等： 玉米弯孢叶斑病菌全基因组分泌蛋白的预测与分析
图 ２ 玉米弯孢叶斑病菌分泌蛋白信号肽长度分布
Ｆｉｇ． ２ Ｌｅｎｇｔｈ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｓｅｃｒｅｔｏｒｙ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ｉｎ Ｃｕｒｖｕｌａｒｉａ ｌｕｎａｔａ
　
丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸以及含羟基或硫氨基酸丝氨
酸、苏氨酸、甲硫氨酸，这可能与分泌蛋白的性质有
关，使信号肽更容易穿透质膜，有利于引导分泌蛋白
的定位。
与已经进行过分泌蛋白预测的物种对比发现，
马铃薯晚疫病菌 Ｐｈｙｔｏｐｈｔｈｏｒａ ｉｎｆｅｓｔａｎｓ 的切割位点
－ ３ ～ ＋ ３ 位使用最多的氨基酸都是丙氨酸，表现相
对保守，而弯孢菌与粗糙脉孢霉 Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ ｃｒａｓｓａ和
根癌土壤杆菌 Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ 表现出相似
的特征，在 － ２、 ＋ ２ 和 ＋ ３ 位均已发生变化（表 ２）。
对比这 ４ 种菌的切割位点处氨基酸使用频率的变化
情况发现，根癌土壤杆菌切割位点的氨基酸使用频
率变化最为明显，如在 － ３ 位和 － １ 位丙氨酸使用频
率最高，分别达到了 ８１􀆰 ０％和 ９３􀆰 ７％ ，而弯孢菌、马
铃薯晚疫病菌和粗糙脉孢霉的变化频率相对较小
（表 ３）。
表 １ 玉米弯孢叶斑病菌信号肽中 ２０ 种氨基酸在酶切位点 －３ ～ ＋３ 的使用频率
Ｔａｂｌｅ １ Ｔｗｅｎｔｙ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｒｅｓｉｄｕｅｓ ａｔ ｔｈｅ ｃｌｅａｖａｇｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ － ３ ｔｏ ＋ ３ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ｉｎ Ｃｕｒｖｕｌａｒｉａ ｌｕｎａｔａ
氨基酸
Ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ
－ ３ － ２ － １ ＋ １ ＋ ２ ＋ ３
数量
Ｎｏ．
百分比 （％）
Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
数量
Ｎｏ．
百分比 （％）
Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
数量
Ｎｏ．
百分比 （％）
Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
数量
Ｎｏ．
百分比 （％）
Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
数量
Ｎｏ．
百分比 （％）
Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
数量
Ｎｏ．
百分比 （％）
Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ
丙氨酸 Ａ ３４８ ４３􀆰 ３ １２０ １４􀆰 ９ ６４９ ８０􀆰 ７ １９８ ２４􀆰 ６ ３８ ４􀆰 ７ ６７ ８􀆰 ３
半胱氨酸 Ｃ １６ ２􀆰 ０ ６ ０􀆰 ７ ６ ０􀆰 ７ ７ ０􀆰 ９ １１ １􀆰 ４ １５ １􀆰 ９
天冬氨酸 Ｄ ０ ０􀆰 ０ １４ １􀆰 ７ ０ ０􀆰 ０ １７ ２􀆰 １ ３５ ４􀆰 ４ ２８ ３􀆰 ５
谷氨酸 Ｅ ０ ０􀆰 ０ １６ ２􀆰 ０ ０ ０􀆰 ０ １８ ２􀆰 ２ １９ ２􀆰 ４ １８ ２􀆰 ２
苯丙氨酸 Ｆ ０ ０􀆰 ０ ３６ ４􀆰 ５ １ ０􀆰 １ ２７ ３􀆰 ４ １７ ２􀆰 １ ３７ ４􀆰 ６
甘氨酸 Ｇ ２０ ２􀆰 ５ ８ １􀆰 ０ ６９ ８􀆰 ６ ２３ ２􀆰 ９ ３９ ４􀆰 ９ ３６ ４􀆰 ５
组氨酸 Ｈ ０ ０􀆰 ０ ４４ ５􀆰 ５ ０ ０􀆰 ０ ６１ ７􀆰 ６ ７ ０􀆰 ９ ２５ ３􀆰 １
异亮氨酸 Ｉ ３２ ４􀆰 ０ ２４ ３􀆰 ０ １ ０􀆰 １ ２９ ３􀆰 ６ ２０ ２􀆰 ５ ８０ １０􀆰 ０
赖氨酸 Ｋ １ ０􀆰 １ ４ ０􀆰 ５ ０ ０􀆰 ０ １６ ２􀆰 ０ ２０ ２􀆰 ５ １４ １􀆰 ７
亮氨酸 Ｌ １６ ２􀆰 ０ １４２ １７􀆰 ７ ３ ０􀆰 ４ ７９ ９􀆰 ８ ２６ ３􀆰 ２ ８８ １０􀆰 ９
甲硫氨酸 Ｍ ０ ０􀆰 ０ ５ ０􀆰 ６ ０ ０􀆰 ０ ７ ０􀆰 ９ ９ １􀆰 １ １２ １􀆰 ５
天冬酰胺 Ｎ ３ ０􀆰 ４ ３９ ４􀆰 ９ ０ ０􀆰 ０ １４ １􀆰 ７ ４０ ５􀆰 ０ １８ ２􀆰 ２
脯氨酸 Ｐ ０ ０􀆰 ０ ３ ０􀆰 ４ ７ ０􀆰 ９ ０ ０􀆰 ０ ２７７ ３４􀆰 ５ ６１ ７􀆰 ６
谷氨酰胺 Ｑ １ ０􀆰 １ ４４ ５􀆰 ５ ２ ０􀆰 ２ １０１ １２􀆰 ６ ２２ ２􀆰 ７ １７ ２􀆰 １
精氨酸 Ｒ ０ ０􀆰 ０ １５ １􀆰 ９ ３ ０􀆰 ４ １９ ２􀆰 ４ １５ １􀆰 ９ １６ ２􀆰 ０
丝氨酸 Ｓ ６６ ８􀆰 ２ １５７ １９􀆰 ５ ５６ ７􀆰 ０ ７４ ９􀆰 ２ ７４ ９􀆰 ２ ６８ ８􀆰 ５
苏氨酸 Ｔ ９８ １２􀆰 ２ ５９ ７􀆰 ３ ６ ０􀆰 ７ ４２ ５􀆰 ２ ６４ ８􀆰 ０ １０１ １２􀆰 ６
缬氨酸 Ｖ ２０２ ２５􀆰 １ ４０ ５􀆰 ０ ０ ０􀆰 ０ ４７ ５􀆰 ８ ４２ ５􀆰 ２ ７７ ９􀆰 ６
色氨酸 Ｗ １ ０􀆰 １ ４ ０􀆰 ５ ０ ０􀆰 ０ ９ １􀆰 １ ８ １􀆰 ０ １２ １􀆰 ５
酪氨酸 Ｙ ０ ０􀆰 ０ ２４ ３􀆰 ０ １ ０􀆰 １ １６ ２􀆰 ０ ２０ ２􀆰 ５ １４ １􀆰 ７
　 　 Ａ： Ａｌａｎｉｎｅ； Ｃ： ｃｙｓｔｅｉｎｅ； Ｄ： ａｓｐａｒｔｉｃ ａｃｉｄ； Ｅ： ｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ； Ｆ： ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ； Ｇ： ｇｌｙｃｉｎｅ； Ｈ： ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ； Ｉ： ｉｓｏｌｅｕｃｉｎｅ； Ｋ：
ｌｙｓｉｎｅ； Ｌ： ｌｅｕｃｉｎｅ； Ｍ： ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ； Ｎ： ａｓｐａｒａｇｉｎｅ； Ｐ： ｐｒｏｌｉｎｅ； Ｑ： ｇｌｕｔａｍｉｎｅ； Ｒ： ａｒｇｉｎｉｎｅ； Ｓ： ｓｅｒｉｎｅ； Ｔ： ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ； Ｖ： ｖａｌｉｎｅ； Ｗ：
ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ；Ｙ： ｔｙｒｏｓｉｎｅ．
２７８ 植　 物　 保　 护　 学　 报 ４２ 卷
图 ３ 玉米弯孢叶斑病菌分泌蛋白信号肽中 ２０ 种氨基酸的出现频率
Ｆｉｇ． ３ Ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ｏｆ ２０ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｉｎ Ｃｕｒｖｕｌａｒｉａ ｌｕｎａｔａ
Ａ： 丙氨酸； Ｃ：半胱氨酸； Ｄ：天冬氨酸； Ｅ：谷氨酸； Ｆ：苯丙氨酸； Ｇ：甘氨酸； Ｈ：组氨酸； Ｉ：异亮氨酸； Ｋ：赖氨酸；
Ｌ： 亮氨酸； Ｍ：甲硫氨酸； Ｎ：天冬酰胺； Ｐ：脯氨酸； Ｑ：谷氨酰胺； Ｒ：精氨酸； Ｓ：丝氨酸； Ｔ：苏氨酸； Ｖ：缬氨酸； Ｗ：色
氨酸； Ｙ：酪氨酸。 Ａ： Ａｌａｎｉｎｅ； Ｃ： ｃｙｓｔｅｉｎｅ； Ｄ： ａｓｐａｒｔｉｃ ａｃｉｄ； Ｅ： ｇｌｕｔａｍｉｃ ａｃｉｄ； Ｆ： ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ； Ｇ： ｇｌｙｃｉｎｅ； Ｈ： ｈｉｓｔｉｄｉｎｅ； Ｉ：
ｉｓｏｌｅｕｃｉｎｅ； Ｋ： ｌｙｓｉｎｅ； Ｌ： ｌｅｕｃｉｎｅ； Ｍ： ｍｅｔｈｉｏｎｉｎｅ； Ｎ： ａｓｐａｒａｇｉｎｅ； Ｐ： ｐｒｏｌｉｎｅ； Ｑ： ｇｌｕｔａｍｉｎｅ； Ｒ： ａｒｇｉｎｉｎｅ； Ｓ： ｓｅｒｉｎｅ； Ｔ： ｔｈｒｅｏ⁃
ｎｉｎｅ； Ｖ： ｖａｌｉｎｅ； Ｗ： ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ； Ｙ： ｔｙｒｏｓｉｎｅ．
　
表 ２ 不同物种信号肽切割位点的氨基酸组成比较
Ｔａｂｌｅ ２ Ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅ ｃｌｅａｖａｇｅ ｓｉｔｅｓ ａｍｏｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ
物种
Ｓｐｅｃｉｅｓ
－ ３ － ２ － １ ＋ １ ＋ ２ ＋ ３
种类
Ｔｙｐｅ
频率最高
Ｍａｘｉｍｕｍ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
种类
Ｔｙｐｅ
频率最高
Ｍａｘｉｍｕｍ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
种类
Ｔｙｐｅ
频率最高
Ｍａｘｉｍｕｍ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
种类
Ｔｙｐｅ
频率最高
Ｍａｘｉｍｕｍ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
种类
Ｔｙｐｅ
频率最高
Ｍａｘｉｍｕｍ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
种类
Ｔｙｐｅ
频率最高
Ｍａｘｉｍｕｍ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
玉米弯孢叶斑
病菌 Ｃｕｒｖｕｌａｒｉａ
ｌｕｎａｔａ
１２ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
２０ 丝氨酸
Ｓｅｒｉｎｅ
１２ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
１９ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
２０ 脯氨酸
Ｐｒｏｌｉｎｅ
２０ 苏氨酸
Ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ
马铃薯晚疫病
菌 Ｐｈｙｔｏｐｈｔｈｏｒａ
ｉｎｆｅｓｔａｎｓ
２０ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
２０ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
２０ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
２０ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
２０ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
２０ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
粗糙脉孢菌
Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ
ｃｒａｓｓａ
１１ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
２０ 亮氨酸
Ｌｅｕｃｉｎｅ
１０ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
２０ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
２０ 脯氨酸
Ｐｒｏｌｉｎｅ
－ －
根癌土壤杆菌
Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ
ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ
８ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
１８ 亮氨酸
Ｌｅｕｃｉｎｅ
３ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
１８ 丙氨酸
Ａｌａｎｉｎｅ
１５ 天冬氨酸
Ａｓｐａｒｔｉｃ
ａｃｉｄ
２０ 亮氨酸
Ｌｅｕｃｉｎｅ
表 ３ 不同物种信号肽切割位点氨基酸在酶切位点 －３ ～ ＋３ 的使用频率变化比较
Ｔａｂｌｅ ３ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｏｎ ｃｌｅａｖａｇｅ ｓｉｔｅｓ ａｍｏｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ
物种 Ｓｐｅｃｉｅｓ －３ －２ －１ ＋１ ＋２ ＋３
玉米弯孢叶斑病菌
Ｃｕｒｖｕｌａｒｉａ ｌｕｎａｔａ
０ ～ ４３􀆰 ３％ ０􀆰 ４％ ～１９􀆰 ５％ ０ ～８０􀆰 ７％ ０ ～２４􀆰 ６％ ０􀆰 ９％ ～３４􀆰 ５％ １􀆰 ５％ ～１２􀆰 ６％
马铃薯晚疫病菌
Ｐｈｙｔｏｐｈｔｈｏｒａ ｉｎｆｅｓｔａｎｓ
０􀆰 ６％ ～２０􀆰 １％ ０􀆰 ４％ ～２１􀆰 ６％ ０􀆰 ９％ ～２２􀆰 ４％ ０􀆰 １％ ～１７􀆰 ０％ ０􀆰 ３％ ～１４􀆰 ５％ ０􀆰 ７％ ～１３􀆰 ３％
粗糙脉孢菌
Ｎｅｕｒｏｓｐｏｒａ ｃｒａｓｓａ
０ ～ ３８􀆰 ７％ ０􀆰 ５％ ～２􀆰 ２％ ０ ～７７􀆰 ３％ ０􀆰 ５％ ～２􀆰 ６％ １􀆰 １％ ～３３􀆰 ４％ －
根癌土壤杆菌
Ａｇｒｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｔｕｍｅｆａｃｉｅｎｓ
０ ～ ８１􀆰 ０％ ０ ～１７􀆰 ７％ ０ ～９３􀆰 ７％ ０ ～２５􀆰 ９％ ０ ～２８􀆰 ５％ ０􀆰 ６％ ～１１􀆰 ４％
　 　 － ： 无统计信息。 － ： Ｎｏ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ．
３７８６ 期 高金欣等： 玉米弯孢叶斑病菌全基因组分泌蛋白的预测与分析
２􀆰 ３ 玉米弯孢叶斑病菌分泌蛋白功能预测分析
将 ８０４ 个分泌蛋白与直系同源簇数据库进行比
对，总计得到 ７０ 个有明确功能描述的蛋白质，其余
７３４ 个为功能未知的推定蛋白。 在这 ７０ 个分泌蛋
白中，参与氨基酸运输与代谢的最多，有 ２０ 个，包括
黄素蛋白、缩肽酶等；其次是参与翻译后修饰、蛋白
质折叠和作为分子伴侣的分泌蛋白，有 １１ 个，包括
丝氨酸蛋白酶、硫氧还蛋白等；参与能量代谢与转换
（甘油磷酸二酯酶和细胞色素 ｂ 合成相关蛋白）、转
录（ＤＮＡ ／ ＲＮＡ解旋酶和组蛋白乙酰转移酶）、无机
离子转运和代谢（２ 个 ＡＢＣ⁃型 Ｆｅ３ ＋转运蛋白）的分
泌蛋白较少，分别只有 ２ 个；而参与细胞运动（ＰＰＥ⁃
重复蛋白）、胞内分泌和膜泡运输（脂肪酶）的最少，
分别只有 １ 个。
３ 讨论
在生物体生长、发育及凋亡的过程中，具有信号
肽的分泌蛋白通常发挥着重要作用。 分泌蛋白首先
在胞内合成，然后经内质网 －高尔基体 －质膜途径
分泌到胞外（杨福愉，１９９１）。 病原真菌在植物体内
侵染、定殖以及扩展的整个过程，都要分泌一定数量
的效应分子到植物体内，以实现致病、生长等生理过
程。 对分泌蛋白信号肽分析和跨膜预测的软件众
多，不同软件的算法不一致，这就导致了不同软件预
测的分泌蛋白有一定的差别。 采用多个软件对基因
组蛋白同时分析，可以有效地提高预测的准确性。
本研究应用 ６ 种软件对弯孢菌 ＣＸ⁃３ 全基因组蛋白
进行了多重分析预测，筛选得到 ８０４ 个具有典型信
号肽的分泌蛋白，占编码蛋白总数的 ７􀆰 ８％ ，这一结
果与菜豆根瘤菌 Ｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｅｔｌｉ 的 ５􀆰 ４％ （张武等，
２０１４）和根癌土壤杆菌的 ４􀆰 ５％ （范成明等，２００５）较
为接近，而与茎瘤固氮根瘤菌 Ａｚｏｒｈｉｚｏｂｉｕｍ ｃａｕｌｉｎｏ⁃
ｄａｎｓ的 １􀆰 ２％ （王新新等，２０１２）相距较远，这可能与
不同生物在不同生存环境下的生活状况有关。 茎瘤
固氮根瘤菌只与热带地区的长喙田菁共生形成根瘤
或茎瘤，而菜豆根瘤菌、根癌土壤杆菌和弯孢菌的寄
主范围较宽。
在大多数物种中，信号肽主要是在 ４ 种酶切位
点上被信号肽酶识别、切割，产生的成熟蛋白可以穿
过膜并转运至细胞不同的部位。 因此，信号肽酶切
位点的氨基酸组成及排列方式非常重要（Ｔｊａｌｓｍａ ｅｔ
ａｌ． ，２０００）。 本研究中，在 － １ 位上弯孢菌氨基酸的
种类最为保守，主要以非极性疏水氨基酸为主，几乎
没有极性氨基酸存在，丙氨酸所占比例高达
８０􀆰 ７％ ，与根癌土壤杆菌（范成明等，２００５）和粗糙
脉孢霉（周晓罡等，２００６）相似，后二者所占比例分
别为 ９３􀆰 ７％和 ７７􀆰 ３％ ，这可能与生物膜的识别和结
合有关。 同时， － １ 位使用的氨基酸种类也很少，根
癌土壤杆菌只使用了丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸 ３ 种氨
基酸，粗糙脉孢霉使用了丙氨酸、半胱氨酸、苯丙氨
酸、甘氨酸、赖氨酸、亮氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨
酸、酪氨酸 １０ 种氨基酸，弯孢菌则使用了丙氨酸、半
胱氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、脯氨
酸、谷氨酰胺、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸 １２ 种
氨基酸，其余氨基酸都未使用。 在 － ３ 位上出现比
例最高的也是丙氨酸，分别达到了 ８１􀆰 ０％ （根癌土
壤杆菌）、３８􀆰 ７％ （粗糙脉孢霉）和 ４３􀆰 ３％ （弯孢
菌）。 此外，在 ＋ １ 位上三者使用最多的也是丙氨
酸，只是氨基酸种类较多，比例较均匀。 在弯孢菌
中， － ２、 ＋ ２、 ＋ ３ 位上 ２０ 种氨基酸都有分布，使用
频率差异不显著。 表明 － ３、 － １、 ＋ １ 位是弯孢菌信
号肽酶的识别位点，而 － １ 位的保守性最强，其次是
－ ３ 位。 弯孢菌的信号肽切割位点是比较保守的，
与根癌土壤杆菌、粗糙脉孢霉和马铃薯晚疫病菌一
样，存在可被 ＳＰａｓｅＩ型信号肽酶识别的结构，即 － ３
到 － １ 位的氨基酸组成为 Ａ⁃Ｘ⁃Ａ。
目前，已有多个物种开展了分泌蛋白功能的预
测分析。 苏源等 （２００６）发现稻瘟菌 Ｍａｇｎａｐｏｒｔｈｅ
ｇｒｉｓｅａ分泌蛋白具有参与细胞代谢、细胞修复、防卫
和降解细胞壁等功能；可以产生多种降解细胞壁的
酶，可能与稻瘟菌侵染水稻时形成附着胞、穿过细胞
壁的机制有关。 周晓罡等（２００６）发现粗糙脉孢菌
全基因组编码 ４３７ 个分泌蛋白，２０５ 个具有功能描
述，涉及转运、能量生成、细胞自身修复和防卫等多
种功能，此外发现一些功能酶类；这些蛋白可能在菌
体外的场所或膜外的周质空间发生作用，为稻瘟菌
的生存摄取营养和感知环境作出服务。 周晓罡等
（２０１１）发现马铃薯晚疫病菌全基因组编码 ６７１ 个
分泌蛋白，４５ 个具有功能描述，涉及信号转导、细胞
代谢等方面；此外，还发现一些类似激发子的分泌蛋
白，可能与晚疫病菌的致病性有关。 张武等（２０１４）
发现在菜豆根瘤菌的 ３３２ 个具有信号肽的分泌蛋白
中，１８６ 个具有功能描述，并识别了丝氨酸蛋白酶和
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型分泌系统，这些蛋白质可能参与了根
瘤菌对宿主植物的侵染。 本研究中，通过对弯孢菌
全基因组预测得出的 ８０４ 个分泌蛋白进行功能分
析，发现主要集中在能量代谢与转换（如甘油磷酸
二酯酶等）、物质运输和代谢（如与氨基酸代谢相关
４７８ 植　 物　 保　 护　 学　 报 ４２ 卷
的羧肽酶等）、转录翻译（如 ＤＮＡ ／ ＲＮＡ 解旋酶等）、
细胞壁的合成（如多聚半乳糖醛酸内切酶）等方面，
这一点与稻瘟菌分泌蛋白的功能较为相似（苏源
等，２００６）。
研究表明，致病菌与非致病菌在分泌蛋白的功
能方面存在一定的差别，如稻瘟菌和弯孢菌分泌蛋
白中有一部分是降解细胞壁的酶类（ β⁃葡萄糖苷
酶），它们可能与病原菌的侵染及致病性有关，而这
一类酶在粗糙脉孢霉中却未发现。 β⁃葡萄糖苷酶属
于纤维素酶类，是植物细胞壁主要成分纤维素分解
酶系中的重要组分，能够水解结合于末端非还原性
的 β⁃Ｄ⁃葡萄糖键，同时释放出 β⁃Ｄ⁃葡萄糖和相应的
配基。 β⁃葡萄糖苷酶作为一种重要的细胞壁裂解
酶，能够破坏或软化寄主的细胞壁，有利于弯孢菌侵
染宿主植物，并在寄主细胞内完成生活史。 由此可
见，生物体产生的分泌蛋白对于维持其正常的生命
活动起着重要作用，而且不同物种间的分泌蛋白在
功能上也存在着较大的差别。 本研究中还发现了 ６
个丝氨酸蛋白酶、１ 个脂肪酶、１ 个细胞色素 Ｐ４５０ 和
１ 个 β⁃葡聚糖酶，丝氨酸蛋白酶和脂肪酶可以分别
降解宿主植物体内的蛋白质和脂质，细胞色素 Ｐ４５０
作为普遍存在于各类生物细胞内的解毒酶，与真菌
的抗逆性密切相关，β⁃葡聚糖酶则可能激活玉米自
身产生防卫反应。 此外，在弯孢菌基因组中还存在
大量功能未知的具有信号肽的分泌蛋白，对这些分
泌蛋白的进一步研究将对认识弯孢菌自身的特点、
对寄主的适应性及二者之间的互作具有重要意义。
致谢：西奈山国际教育 ＡＥＡｃ项目部的李哲老师在英文摘要
撰写方面提供帮助，特此致谢！
参 考 文 献 （Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）
Ｂｌｏｂｅｌ Ｇ， Ｓａｂａｔｉｎｉ ＤＤ． １９７１． Ｒｉｂｏｓｏｍｅ⁃ｍｅｍｂｒａｎｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｉｎ
ｅｕｋａｒｙｏｔｉｃ ｃｅｌｌｓ． ／ ／ Ｍａｎｓｏｎ ＬＡ． Ｂｉｏｍｅｍｂｒａｎｅｓ． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：
Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ， ｐｐ． １９３ － １９５
Ｃａｔａｎｚａｒｉｔｉ ＡＭ， Ｄｏｄｄｓ ＰＮ， Ｌａｗｒｅｎｃｅ ＧＪ， Ａｖｌｉｆｆｅ ＭＡ， Ｅｌｌｉｓ ＪＧ．
２００６． Ｈａｕｓｔｏｒｉａｌｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｓｅｃｒｅｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｆｒｏｍ ｆｌａｘ ｒｕｓｔ ａｒｅ
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Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， １１（１２）： １１５５ － １１６１
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ＧＰＩ⁃ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｉｔｅｓ ｉｎ ｐｒｏｐｒｏｔｅｉｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｏ⁃
ｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ， ２９２（３）： ７４１ － ７５８
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ｔｏｘｉｎ ａｎｄ ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｉｔｙ ｉｎ Ｃｏｃｈｌｉｏｂｏｌｕｓ ｌｕｎａｔｕｓ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙ⁃
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ｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｌａｎｉｎ ａｎｄ
ｗｉｔｈ ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｉｔｙ ｉｎ ｍａｉｚｅ ｐａｔｈｏｇｅｎ Ｃｕｒｖｕｌａｒｉａ ｌｕｎａｔａ． Ａｕｓ⁃
ｔｒａｌａｓｉａｎ Ｐｌａｎｔ Ｐａｔｈｏｌｏｇｙ， ４４（６）： ５９９ － ６０３
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（责任编辑：李美娟）
６７８ 植　 物　 保　 护　 学　 报 ４２ 卷