微生物所在大麗輪枝菌侵染機制研究中取得進展

　　大麗輪枝菌是一種土傳病原真菌，通過侵染植物的根進入維管束定殖，在世界范圍內引起嚴重的黃萎病害。在我國棉花黃萎病素有“棉花癌癥”之稱，嚴重制約我國棉花生產，并造成巨大的經濟損失。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，侵染時也需要發育相應的侵染結構一直存在爭議，其侵染過程的調控機制更是不清楚。

　　中國科學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制的研究，鑒定了大麗輪枝菌侵染結構——附著枝的存在及其分子特征，同時詳盡地研究了侵染結構發育的調控途徑及其對病菌致病性的重要作用。

　　他們研究發現依賴于四跨膜蛋白tetraspanin VdPls1的NADPH氧化酶VdNoxB所產生活性氧是侵染結構發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，發現大麗輪枝菌在緊密接觸到宿主根表皮細胞時會分化形成頂端膨大的菌絲分枝，被稱之為附著枝，并發育出侵染釘，VdNoxB和VdPls1在附著枝特異表達；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胞壁的能力和在棉花上的致病力。進一步實驗表明VdPls1和VdNoxB在侵染釘細胞膜上形成復合物并通過在尖端產生活性氧調控侵染釘的發育。侵染釘的形成是一種極性重建過程，他們發現大麗輪枝菌產生的活性氧上調附著枝內重要信號分子——鈣離子的積累進而激活轉錄因子VdCrz1介導的信號途徑，最終調控侵染釘的發育。這些結果證明依賴于VdNoxB/VdPls1的活性氧-鈣離子信號途徑是調控大麗輪枝菌侵染結構發育的重要途徑。研究結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。

　　該項研究成果發表于國際期刊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略性先導（B類）和農業部轉基因重大專項的資助。

圖：大麗輪枝菌附著枝特異的活性氧-鈣離子信號途徑調控侵染釘發育和棉花根侵染。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)產生活性氧(ROS)和侵染釘(PP)并侵入根維管組織，突變體HP不產生ROS和PP，菌絲積累在根表皮外層；D.大麗輪枝菌附著枝調控侵染釘生長示意圖。