Rpd3组蛋白去乙酰化酶复合体两个亚基通过调控ChHog1-ChCrz1通路介导玉米圆斑病菌硝化胁迫响应与致病性的分子机制

（编辑推荐）本研究首次揭示玉米圆斑病菌（Cochliobolus heterostrophus）中Rpd3组蛋白去乙酰化酶复合体亚基ChPho23/ChSds3通过直接互作MAPK激酶ChHog1，进而激活转录因子ChCrz1调控硝化胁迫（NS）响应基因ChGSNOR/ChFHB的表达，解析了表观遗传修饰（HDAC）-信号通路（HOG）-转录调控（CRZ1）协同调控病原真菌环境适应与致病力的新机制，为靶向组蛋白去乙酰化酶的杀菌剂设计提供理论依据。

　　

1 引言

玉米圆斑病菌（Cochliobolus heterostrophus）引发的南方玉米叶枯病（SCLB）是全球玉米产区毁灭性病害。一氧化氮（NO）衍生的活性氮物种（RNS）通过硝化修饰病原体细胞组分产生硝化胁迫（NS），但Dothideomycetes类植物病原真菌的NS响应机制尚不明确。组蛋白乙酰化/去乙酰化是重要的表观遗传修饰，其中I类组蛋白去乙酰化酶Rpd3在酵母中形成多亚基复合体（Rpd3L/Rpd3S），调控基因沉默和应激响应。在稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）和镰刀菌（Fusarium spp.）中，Rpd3复合体成员参与发育与致病，但其在玉米圆斑病菌中的功能未见报道。

高渗透甘油（HOG）MAPK通路是真菌响应环境胁迫的核心通路，而钙调磷酸酶效应因子Crz1在病原真菌生长、致病和微菌核形成中发挥关键作用。有趣的是，禾谷镰刀菌（F. graminearum）中Hog1与Crz1协同调控杀菌剂敏感性，但二者在NS响应中的关系仍是空白。本研究首次揭示Rpd3复合体亚基ChPho23/ChSds3通过ChHog1-ChCrz1级联通路调控玉米圆斑病菌NS适应的分子机制。

2 结果

2.1 Rpd3复合体基因鉴定与亚细胞定位

通过基因组比对鉴定到ChRPD3、ChPHO23、ChSDS3和ChSIN3基因，系统发育分析显示这些蛋白在丝状真菌中高度保守。GFP标记证实ChRpd3、ChPho23和ChSds3均定位于细胞核，符合其表观调控功能特征。

2.2 Rpd3复合体缺失导致生长缺陷与致病力丧失

敲除株ΔChrpd3和ΔChsin3在CMX培养基上几乎完全丧失菌丝生长能力，ΔChpho23和ΔChsds3生长速率下降50%。所有突变体均无法产生分生孢子，且对玉米叶片的致病力显著减弱，暗示Rpd3复合体是病原菌生命周期的重要调控枢纽。

2.3 Rpd3复合体参与氧化/硝化胁迫响应

ΔChpho23对H₂O₂（20 mM）和甲萘醌（30 μM）敏感性增加，ΔChrpd3和ΔChsds3对硝普钠（SNP，5-10 mM）的耐受性显著降低。qPCR显示ΔChpho23中过氧化氢酶（CAT1/2）、超氧化物歧化酶（SOD1/2）等10个氧化应激基因表达下调，揭示ChPho23通过表观调控抗氧化基因表达参与胁迫适应。

2.4 ChPho23/ChSds3与ChHog1直接互作

酵母双杂交（Y2H）和GST pull-down实验证实ChSds3全长及ChPho23的ING/PHD结构域均能与ChHog1直接结合。该发现首次建立表观修饰酶与MAPK通路的物理联系，暗示Rpd3复合体可能通过HOG通路传递环境信号。

2.5 ChHog1-ChCrz1模块调控NS解毒基因

亲和捕获联合质谱鉴定到ChHog1互作蛋白ChCrz1（C2H2型锌指转录因子）。SNP处理显著诱导ChCRZ1表达，且ΔChcrz1中亚硝酸还原酶基因ChGSNOR和黄素血红蛋白基因ChFHB表达受阻。有趣的是，ΔChpho23和ΔChhog1中这些解毒基因表达反而上调，提示存在ChCrz1非依赖的调控路径。

2.6 ChHog1/ChCrz1缺失增强NS敏感性

ΔChhog1和ΔChcrz1对SNP（10 mM）、CaCl₂（0.6 M）和H₂O₂的敏感性显著高于野生型，且双突变体表型叠加，表明HOG与钙信号通路协同调控NS适应。

3 讨论

本研究揭示Rpd3复合体通过"表观遗传-信号转导-转录调控"三级网络调控病原真菌NS适应的创新机制：①ChPho23/ChSds3作为胁迫感受器，通过直接互作ChHog1传递信号；②激活的ChHog1磷酸化ChCrz1，促进其入核调控ChGSNOR/ChFHB等解毒基因；③Rpd3复合体可能通过去乙酰化修饰ChHog1精细调控信号输出（需进一步验证）。与禾谷镰刀菌中Hog1-Crz1无直接互作不同，玉米圆斑病菌中二者形成物理复合体，这可能反映不同病原真菌的信号通路进化差异。

4 实验方法

采用PEG介导的原生质体转化构建敲除株，通过表型分析、Y2H、GST pull-down和qPCR等技术解析基因功能。致病力测定使用玉米品种B73离体叶片，NS胁迫采用SNP（5-10 mM）处理，统计采用GraphPad Prism进行多重t检验。