本网讯（通讯员 李海洋 图片 李海洋)小麦是我国的三大主粮作物之一，其稳产保供事关国家粮食安全。茎基腐病是由多种镰孢菌引起的小麦重要根茎病害，对小麦产量造成严重损失。河南农业大学李洪连教授团队在国内首次报道了由假禾谷镰孢引起的小麦茎基腐病（Li et al., 2012），近年该病在我国小麦主产区重发频发，而且发病面积呈现不断上升趋势，严重威胁着小麦的安全生产。目前，小麦茎基腐病的优势病原菌假禾谷镰孢致病机制还存在大量研究空白。近期，河南农业大学李洪连教授团队完成的题为“Identification and characterization of FpRco1 in regulating vegetative growth and pathogenicity based on T-DNA insertion in Fusarium pseudograminearum”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA，中科院一区top期刊)上正式发表。
为了探索假禾谷镰孢致病的分子机制，研究团队通过正向遗传学的方法，以假禾谷镰孢强致病力菌株WZ-8A为背景，构建了T-DNA插入突变体文库，获得了的突变体约500个。利用该方法快速鉴定到了在假禾谷镰孢侵染过程中发挥关键作用的基因，先前该团队已经报道的在假禾谷镰孢菌丝融合中发挥关键作用的基因FpHam也是通过该方法鉴定的（Chen et al., 2023）。本研究进一步通过验证T-DNA插入突变体在大麦上的致病力，筛选到了9个致病力显著降低的突变体。经鉴定，其中一个突变体的FpRCO1基因被破坏，该基因是酿酒酵母RCO1的同源基因，编码的产物是Rpd3S组蛋白去乙酰化酶复合物的重要组成部分。为了进一步验证插入突变体表型的变化是由FpRCO1基因的被破坏导致的，该团队通过split-marker的方法敲除了该基因进一步分析其表型。
蛋白质乙酰化在调节生物过程中起着重要的作用，在酵母中Rpd3组蛋白去乙酰化酶（HDAC）复合物，包括Rpd3L和Rpd3S两个复合体亚基，其在真核生物中与转录抑制有关。该团队前期研究发现，在假禾谷镰孢中Rpd3复合体大亚基的组分FpDep1对病原菌的生长发育及致病机制是必需的（Zhang et al., 2020），但Rpd3复合体小亚基调控假禾谷镰孢侵染的机制仍有待探索。本研究表明，假禾谷镰孢Rpd3S复合体组分FpRco1在病原菌生长及致病中同样发挥着重要作用。FpRCO1基因敲除突变体表现出营养生长缺陷，分生孢子产孢量减少，在小麦胚芽鞘及大麦叶片的致病力降低，而回补菌株恢复了这些表型。进一步研究表明，在胁迫条件下，与野生型菌株相比FpRCO1缺失突变体对氯化钠、山梨醇和SDS的敏感性增加，但对过氧化氢的敏感性降低。
为了进一步明确FpRCO1在假禾谷镰孢中调控基因表达的机理，本研究通过RNA-seq在全基因组水平上鉴定假禾谷镰孢中受FpRCO1调控的基因。与野生型相比，FpRCO1缺失突变体在侵染过程中有2571个基因上调表达和1838个基因下调表达。KEGG通路分析显示，这些DEGs与氨基酸、次级代谢产物、能量、脂质、多酮代谢途径等多种代谢途径高度相关。特别有意思的是，FpRCO1缺失突变体侵染小麦时12个TRI基因表达均下调，同时检测到了ΔFprco1突变体在侵染小麦过程中DON毒素的产量减少。以上研究结果表明，FpRCO1在假禾谷镰孢中通过调控DON毒素的生物合成参与调控病原菌的致病过程。综上所述，该研究通过正向遗传学的方法鉴定假禾谷镰孢致病过程中的关键组分，该团队阐释了Rpd3复合体大小亚基在调控假禾谷镰孢生长发育及致病过程中都发挥了关键作用。
河南农业大学李海洋副教授、硕士研究生张媛、秦灿灿为论文共同第一作者，河南农业大学李洪连教授和丁胜利教授为本文通讯作者，课题组袁红霞教授、邢小萍教授、汪敏副教授、陈琳琳副教授、周海峰讲师、王利民实验师，以及研究生王志芳、郝灵君、张盼盼等学生参与了论文部分工作，同时得到了团队其他老师的指导和帮助。研究得到国家自然科学基金（31901835）、河南省科技攻关项目（212102110145）和国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目（31961143018）的资助。
文章链接: https://doi.org/10).1002/ps.8028
文章链接: https://doi.org/10).1002/ps.8028
