馬忠華教授團(tuán)隊(duì)在Nature Communications上發(fā)表論文揭示病原真菌中麥角甾醇合成調(diào)控的新機(jī)制
2019年3月15日，浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院馬忠華教授團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》上發(fā)表題為“A phosphorylated transcription factor regulates sterol biosynthesis in Fusarium graminearum”的研究論文，揭示了小麥赤霉病菌中一個(gè)新的轉(zhuǎn)錄因子被HOG信號(hào)途徑磷酸化修飾后，招募染色質(zhì)重塑復(fù)合體調(diào)控麥角甾醇合成的新機(jī)制，該結(jié)果為真核生物甾醇合成調(diào)控研究提供新視角。
甾醇是真核生物細(xì)胞膜的重要組成部分，對(duì)細(xì)胞膜的完整性、膜結(jié)合酶的活性、膜的流動(dòng)性以及細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸?shù)绕鹬匾饔?。麥角甾醇是真菌中特有的一?lèi)甾醇，如果麥角甾醇合成受阻，膜的結(jié)構(gòu)和功能就會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p害，最后導(dǎo)致菌體細(xì)胞死亡。因此，針對(duì)麥角甾醇的生物合成途徑，人們已經(jīng)成功研發(fā)了數(shù)十種麥角甾醇合成抑制劑（SBI），廣泛應(yīng)用于防治人類(lèi)和植物的真菌病害。
禾谷鐮刀菌是引起小麥赤霉病的重要病原真菌。近年來(lái)，由于氣候變化、大面積小麥—玉米輪作和秸稈還田等因素的影響，赤霉病在我國(guó)呈加重發(fā)生態(tài)勢(shì)，嚴(yán)重影響小麥穩(wěn)產(chǎn)豐收。此外，病菌產(chǎn)生的多種有毒性的真菌毒素，對(duì)人畜健康構(gòu)成威脅，每年造成上百億元的經(jīng)濟(jì)損失。生產(chǎn)上由于缺乏高抗赤霉病的作物品種，當(dāng)前在小麥齊穗至揚(yáng)花初期噴施殺菌劑仍是赤霉病防控的重要措施。戊唑醇和丙硫菌唑等SBI藥劑對(duì)赤霉病有良好的防治效果，但在藥劑選擇壓力下，病菌容易對(duì)SBI藥劑產(chǎn)生耐藥性，進(jìn)而影響藥劑的防治效果。馬忠華教授團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，SBI藥劑能夠誘導(dǎo)藥靶標(biāo)基因（FgCYP51s）高水平表達(dá)，進(jìn)而引起病菌的耐藥性。進(jìn)一步解析藥靶基因高表達(dá)的分子機(jī)制發(fā)現(xiàn)，SBI藥劑能夠激活病菌體內(nèi)高滲透甘油（HOG）激酶信號(hào)途徑，該途徑上被激活的Hog1激酶進(jìn)入細(xì)胞核，進(jìn)而磷酸化轉(zhuǎn)錄因子FgSR，磷酸化的FgSR將染色質(zhì)重塑復(fù)合體SWI/SNF招募至藥靶基因（FgCYP51s）的啟動(dòng)子區(qū)，對(duì)染色體進(jìn)行重塑，引起藥靶基因高水平轉(zhuǎn)錄。有趣的是，該類(lèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子僅僅存在于糞殼菌綱（Sordariomycetes）和錘舌菌綱（Leotiomycetes）的真菌中，表明該轉(zhuǎn)錄因子SR有望成為治理真菌耐藥性的關(guān)鍵靶點(diǎn)。
論文第一作者為劉尊勇博士后，馬忠華教授和尹燕妮教授為本文的通訊作者。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委杰出青年基金、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-09145-6
轉(zhuǎn)錄因子FgSR調(diào)控小麥赤霉病菌麥角甾醇合成基因轉(zhuǎn)錄的模式圖
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