禾谷镰刀菌HYD5蛋白在真菌-大麦互作及啤酒喷涌缺陷中的功能解析

为解决禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)致病机制及啤酒工业喷涌(gushing)缺陷问题，研究人员通过CRISPR-Cas9构建ΔHyd5敲除株，发现HYD5在麦芽制造阶段表达并直接诱发啤酒喷涌，异源表达的HYD5蛋白可重现该现象。该研究为真菌疏水蛋白(hydrophobin)的跨物种功能研究提供新视角。

　　

疏水蛋白(hydrophobin)是丝状真菌特有的两亲性蛋白，其结构由保守的半胱氨酸残基稳定。这类蛋白在真菌生长、环境互作及致病过程中发挥关键作用。本研究聚焦禾谷镰刀菌(F. graminearum)的HYD5蛋白——该病原体引发谷物赤霉病的主要毒力因子，同时揭示其与啤酒工业喷涌缺陷的关联。

实验显示，Hyd5基因在大麦穗部侵染过程中持续表达。通过体外CRISPR-Cas9系统构建的ΔHyd5敲除株，虽未显著降低大麦穗部病害严重度，但在麦芽制造浸泡和发芽阶段检测到Hyd5表达高峰，提示疏水蛋白可能在此阶段重新合成。引人注目的是，ΔHyd5菌株感染的麦芽使啤酒喷涌现象显著减少，而来自F. graminearum的异源表达HYD5蛋白（通过大肠杆菌E. coli表达系统获得）则足以诱发剧烈喷涌。

高分辨率熔解曲线分析发现F. graminearum不同菌株间存在Hyd5基因多态性，但HYD5蛋白序列高度保守。跨物种比较显示，镰刀菌属(Fusarium)间HYD5序列差异显著——例如F. avenaceum的HYD5与F. graminearum仅有80%氨基酸同源性，但其感染麦芽后引发的喷涌效应无显著差异。这项研究不仅阐明HYD5在真菌致病过程中的双重角色，更为控制啤酒质量缺陷提供了分子靶点，提示需要全面评估麦芽生产环境中各类真菌疏水蛋白的协同效应。