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植保所在小麦赤霉病菌致病机制研究方面取得重要进展
作者:李伟

禾谷镰孢菌引起的小麦赤霉病是小麦上的重大病害,除了造成严重的产量和经济损失,病原菌还会产生真菌毒素污染粮食,给人畜健康构成严重威胁。目前小麦赤霉病防治主要依靠化学防治,由于长期大量用药,病原菌对常用杀菌剂如多菌灵等已经产生抗药性。深入研究和了解病原菌致病相关蛋白的功能及其调控机制将有助于寻找新的杀菌剂靶标,对小麦赤霉病等的防控具有重要意义。近期,我院植保所旱作病害研究室小麦病害防控研究创新团队连续在植物病理学权威杂志《Molecular Plant-Microbe Interactions》和《Frontiers in Microbiology》上发表文章,揭示了小麦赤霉病菌致病相关的两种锌指蛋白的功能及其调控机制。

2020年12月28日在《Molecular Plant-Microbe Interactions》上在线发表的题为“The CHY-type zinc finger protein FgChy1 regulates polarized growth, pathogenicity, and microtubule assembly in Fusarium graminearum”的研究论文,报道了CHY型锌指蛋白FgChy1在禾谷镰孢菌生长发育和致病过程中的重要功能,以及其调控Beta微管蛋白组装、菌丝极性生长的分子机制。

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该研究发现CHY型锌指蛋白FgChy1调控微管的组装,敲除突变体对靶向微管药剂更加敏感。研究发现FgChy1通过调控微管组装来控制菌丝生长方向(极性生长),该极性调控在病原菌侵染结构的形成和侵入过程中起到重要作用。进一步研究表明FgCHY1通过调控微管的组装影响极体复合物蛋白FgSpa2-GFP在菌丝顶端的定位,从而指导菌丝的生长方向。该研究明确了新型锌指蛋白FgChy1的分子功能,并揭示其作为微管调控蛋白在禾谷镰孢菌极性生长和致病过程中的调控机制。

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2020年11月26日在《Frontiers in Microbiology》上发表的题为“Functional characterization of calcineurin-responsive transcription factors Fg01341 and Fg01350 in Fusarium graminearum”的研究论文,报道了转录因子Fg01341作为禾谷镰孢菌中Calcineurin-responsive zinc finger (Crz1)同系物的可能性,并提出Fg01350可作为不依赖于Crz1通路的响应因子参与信号转导。初步揭示了禾谷镰孢菌钙调磷酸酶信号途径的调控网络及相关转录因子的功能。

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该研究发现禾谷镰孢菌中转录因子Fg01341和Fg01350分别与钙调磷酸酶催化亚基(CNA)存在互作关系,双敲除突变体相比较于单基因缺失突变体存在更为严重的表型缺陷,但与Fg01341受钙调磷酸酶调控可发生细胞质到细胞核的转运不同,Fg01350的定位不依赖于钙调磷酸酶的催化。研究表明钙调磷酸酶下游转录调控途径具有Crz1依赖和非依赖两种类型,而且两种途径转录因子在调控禾谷镰孢菌生长发育及侵染致病过程中具有协同作用。

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江苏省农业科学院植物保护研究所为论文的第一完成单位,陈怀谷研究员为通讯作者,助理研究员曹淑琳博士和助理研究员张向向(现在江苏沿海地区农业科学研究所工作)分别为两篇论文的第一作者。研究得到了国家重点研发计划、江苏省重点研发计划和国家现代农业产业技术体系专项基金的资助。

MPMI原文链接:https://apsjournals.apsnet.org/doi/10.1094/MPMI-07-20-0206-R

Front Microbiol原文链接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.597998/full