Science子刊发现真菌生物钟在致病性中的作用！

Science Advances：Circadian clock is critical for fungal pathogenesis by regulating zinc starvation response and secondary metabolism

由中国科学院微生物研究所刘晓教授领导的研究小组发现了尖孢镰刀菌（fusarium oxysporum）的致病机制与生物钟之间的重要联系，为尖孢镰刀菌如何适应宿主环境提供了新的见解。

　　

镰刀菌（Fusarium oxysporum）是一种土壤传播的真菌病原体，可引起一系列严重的植物疾病，如枯萎病（Fusarium wilts）。作为全球经济上最重要的植物病原体之一，它可以感染数百种植物，包括西红柿、香蕉、棉花和瓜等主要作物，导致植物枯萎、发育迟缓和死亡。了解尖孢镰刀菌如何克服宿主防御以增加致病性对减轻其农业影响至关重要。

现在，由中国科学院微生物研究所刘晓教授领导的一个科学家小组发现了真菌的生物钟与其致病性之间的关键联系，为尖孢镰刀菌如何适应宿主环境提供了新的见解。该研究表明，生物钟在调节真菌对锌饥饿的反应（一种核心的植物防御策略）以及控制次级代谢中起着关键作用，从而增强其毒力。

研究结果发表在3月28日的《科学进展》杂志上，为研究宿主与病原体的相互作用提供了一个新的视角。

生物钟是一种生物计时系统，它使生物体的生理过程与日常环境周期同步。虽然已知这些时钟会影响宿主生物的免疫反应，但它们在调节病原体毒性方面的作用在很大程度上仍未被探索——直到现在。

本研究证实了尖孢镰刀菌中存在功能性生物钟，其特征是一个涉及转录因子FoWC1、FoWC2和核心时钟蛋白FoFRQ的负反馈回路。在参与昼夜节律振荡器的多个Fofrq基因中，Fofrq1被确定为主要调控因子。

利用缺乏生物钟的真菌突变体，研究人员证明了生物钟基因对病原体的毒力至关重要。另外的实验表明，真菌的毒力在时钟控制下每天都在变化，这意味着真菌感染植物的能力取决于一天中的时间。

时间序列转录组分析进一步揭示了许多基因的节律性表达模式，特别是转录因子和代谢基因，其中一些与已知的致病因子重叠。这些生物钟调节的途径帮助尖孢镰刀菌减轻锌饥饿压力，促进镰刀菌酸的产生，镰刀菌酸是一种增强其传染性的关键植物毒素。

该研究强调了真菌生物钟在协调发病机制和宿主入侵中的重要作用，为作物保护的创新方法铺平了道路。

这项研究是与云南大学、河南大学、中国农业大学和德克萨斯大学西南医学中心的研究人员合作进行的。北京市自然科学基金、中国科学院战略重点研究项目、国家自然科学基金资助。