作物病害绿色防控研究团队揭示病原真菌早期分泌途径新功能

　　

南湖新闻网讯（通讯员 谢冲）近日，我校作物病害绿色防控研究团队揭示了真菌早期分泌途径的p24家族蛋白通过调控蛋白的分泌，进而影响真菌的生长发育及致病力的分子机制，为有效防治植物真菌病害提供了新的思路。

据相关权威机构估计，全球每年的植物收成有多达30%因植物病害而造成损失，而其中约80%以上的植物病害由真菌侵染导致。解析植物病原真菌的生长发育及致病机理，可以为真菌病害的绿色防控提供理论依据，对保护作物生产安全意义重大。我校研究人员以世界性分布的重要植物病原真菌核盘菌为研究对象。核盘菌可以侵染包括油菜、大豆、向日葵等重要油料作物，及莴苣、胡萝卜等蔬菜在内的700多种植物，引起作物菌核病，并造成巨大经济损失。

分泌蛋白在病原物致病过程中发挥重要作用，尤其是一些分泌蛋白可作为效应子与植物互作，成为研究焦点。因此，抑制病原真菌的蛋白正常分泌途径是理想的病害防治策略之一。

SsEmp24和SsErv25突变体影响核盘菌的生长、繁殖及致病力

Randy W. Schekman以关于酵母菌（非丝状真菌）分泌途径中囊泡运输与调节机制的研究分享了2013年诺贝尔生理学或医学奖，但是科学家们对丝状真菌的分泌途径了解相对较少。我校学者以丧失致病力的核盘菌突变体Sunf-MT6为试验材料，通过比较转录组技术鉴定到参与核盘菌致病及发育过程的蛋白SsEmp24及其互作蛋白SsErv25。SsEmp24和SsErv25的功能缺失导致核盘菌生长、菌核及侵染垫形成异常，致病力显著下降。此外，SsEmp24的功能更为重要，其敲除突变体的异常表型更加强烈。

科研团队，进一步研究发现SsEmp24和SsErv25共同定位于内质网/核被膜，同属于参与早期分泌途径的p24家族蛋白。他们发现SsEmp24或SsErv25功能缺失，导致核盘菌的蛋白分泌异常，进而影响核盘菌的生物学特性。通过分泌组分析，获得了SsEmp24和SsErv25的候选货物蛋白，包括本研究团队前期已报道的效应子SsITL，及其他一些已知的致病相关的胞外水解酶和效应子，一些未知功能的分泌蛋白等。这些候选货物蛋白的发现，有助于鉴定新的真菌致病相关因子，加深对丝状真菌致病机理的了解。

SsEmp24-SsErv25互作调控核盘菌早期分泌途径进而影响其生长及致病的模式图

我校学者在研究中揭示了丝状真菌中p24家族蛋白Emp24-Erv25复合体招募货物蛋白进入囊泡，通过囊泡运输参与早期分泌途径的模式。首次提出了p24家族蛋白通过介导蛋白分泌参与丝状病原真菌生长、繁殖及致病的机制，并明确了Emp24蛋白在p24家族中的核心地位，丰富了对早期分泌途径的认识，为其他物种中分泌途径的功能研究提供了参考。

相关成果以“Early secretory pathway-associated proteins SsEmp24 and SsErv25 are involved in morphogenesis and pathogenicity in a filamentous phytopathogenic fungus”为题在mBio上发表。

华中农业大学农业微生物学国家重点实验室、湖北省作物病害监测和安全控制重点实验室、植物科学与技术学院博士研究生谢冲为论文第一作者，肖雪琼副教授为论文通讯作者，王高峰副教授、肖炎农教授、姜道宏教授和谢甲涛教授参与了研究工作。该研究得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金、国家油菜产业技术体系等项目资助。

审核人：肖雪琼

【英文摘要】

Proper protein secretion is critical for fungal development and pathogenesis. However, the potential roles of proteins involved in the early secretory pathway are largely undescribed in filamentous fungi. p24 proteins are cargo receptors that cycle between the endoplasmic reticulum (ER) and Golgi apparatus in the early secretory pathway and recruit cargo proteins to nascent vesicles. This study characterized the function of two p24 family proteins (SsEmp24 and SsErv25) in a phytopathogenic fungus, Sclerotinia sclerotiorum. Both SsEmp24 and SsErv25 were upregulated during the early stages of S. sclerotiorum infection. ΔSsEmp24 mutant and ΔSsErv25 mutant displayed abnormal vegetative growth and sclerotium formation, were defective in infection cushion formation, and showed lower virulence on host plants. ΔSsEmp24 mutant had a more severe abnormal phenotype than ΔSsErv25 mutant, implying that SsEmp24 could play a central role in the early secretory pathway. Similar to their Saccharomyces cerevisiae counterparts, SsEmp24 interacted with SsErv25 and predominantly colocalized in the ER or nuclear envelope. The absence of SsEmp24 or SsErv25 led to defective in protein secretion in S. sclerotiorum, including the pathogenicity-related extracellular hydrolytic enzymes and effectors. It is proposed that SsEmp24 and SsErv25, components in the early secretory pathway, are involved in modulating morphogenesis and pathogenicity in S. sclerotiorum by mediating protein secretion.

文章链接：https://journals.asm.org/doi/epub/10.1128/mBio.03173-21