大麗輪枝菌是一種土傳病原真菌，通過侵染植物的根進(jìn)入維管束定殖，在世界范圍內(nèi)引起嚴(yán)重的黃萎病害。在我國棉花黃萎病素有“棉花癌癥”之稱，嚴(yán)重制約我國棉花生產(chǎn)，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于大麗輪枝菌從根部侵染，是否像葉際病原真菌如稻瘟菌一樣，侵染時(shí)也需要發(fā)育相應(yīng)的侵染結(jié)構(gòu)一直存在爭議，其侵染過程的調(diào)控機(jī)制更是不清楚。

　　中國科學(xué)院微生物研究所研究員郭惠珊課題組開展了大麗輪枝菌的侵染機(jī)制的研究，鑒定了大麗輪枝菌侵染結(jié)構(gòu)——附著枝的存在及其分子特征，同時(shí)詳盡地研究了侵染結(jié)構(gòu)發(fā)育的調(diào)控途徑及其對(duì)病菌致病性的重要作用。

　　他們研究發(fā)現(xiàn)依賴于四跨膜蛋白tetraspanin VdPls1的NADPH氧化酶VdNoxB所產(chǎn)生活性氧是侵染結(jié)構(gòu)發(fā)育和穿透植物根所必需的。通過比較野生型大麗輪枝菌和VdNoxB及VdPls1敲除突變體的侵染過程，發(fā)現(xiàn)大麗輪枝菌在緊密接觸到宿主根表皮細(xì)胞時(shí)會(huì)分化形成頂端膨大的菌絲分枝，被稱之為附著枝，并發(fā)育出侵染釘，VdNoxB和VdPls1在附著枝特異表達(dá)；VdNoxB及VdPls1敲除突變體的附著枝不能形成侵染釘，從而喪失了穿透植物細(xì)胞壁的能力和在棉花上的致病力。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明VdPls1和VdNoxB在侵染釘細(xì)胞膜上形成復(fù)合物并通過在尖端產(chǎn)生活性氧調(diào)控侵染釘?shù)陌l(fā)育。侵染釘?shù)男纬墒且环N極性重建過程，他們發(fā)現(xiàn)大麗輪枝菌產(chǎn)生的活性氧上調(diào)附著枝內(nèi)重要信號(hào)分子——鈣離子的積累進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄因子VdCrz1介導(dǎo)的信號(hào)途徑，最終調(diào)控侵染釘?shù)陌l(fā)育。這些結(jié)果證明依賴于VdNoxB/VdPls1的活性氧-鈣離子信號(hào)途徑是調(diào)控大麗輪枝菌侵染結(jié)構(gòu)發(fā)育的重要途徑。研究結(jié)果為防治大麗輪枝菌引起的黃萎病害提供了新的思路和方法。

　　該項(xiàng)研究成果發(fā)表于國際期刊PLoS Pathogens上。郭惠珊課題組的博士研究生趙云龍為論文的第一作者，郭惠珊為通訊作者。研究得到了中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)（B類）和農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)的資助。

　　圖：大麗輪枝菌附著枝特異的活性氧-鈣離子信號(hào)途徑調(diào)控侵染釘發(fā)育和棉花根侵染。A.野生型大麗輪枝菌(V592)菌絲和附著枝(HP)；B.附著枝特異的鈣離子積累（熒光）；C.V592附著枝(HP)產(chǎn)生活性氧(ROS)和侵染釘(PP)并侵入根維管組織，突變體HP不產(chǎn)生ROS和PP，菌絲積累在根表皮外層；D.大麗輪枝菌附著枝調(diào)控侵染釘生長示意圖。