微生物特別是土壤中的細菌和真菌在生長發育過程中會分泌大量的小分子化合物——次生代謝物，這些物質和初生代謝物不同，它們不是微生物生長所必需的，但對微生物適應外界環境至關重要，無論是應對非生物脅迫還是生物脅迫。大麗輪枝菌是棉花黃萎病的致病原，嚴重影響了棉花纖維的產量和品質。在侵染宿主時，大麗輪枝菌會分泌大量的次生代謝物，這些次生代謝物嚴重幹擾了宿主的正常生命活動，使宿主免疫力下降，從而促進病原菌的入侵。目前關於大麗輪枝菌如何通過調控脂代謝及次生代謝來影響致病性尚不清楚。
最近，中國科學院微生物研究所孔照勝課題組研究揭示了大麗輪枝菌侵染棉花過程中通過調控脂質代謝和次生代謝來影響致病性的機制。相關研究結果以「Verticillium dahliaeVdBre1 Is Required for Cotton Infection by Modulating LipidMetabolism and Secondary Metabolites 」為題在Environmentalmicrobiology雜誌發表。
孔照勝課題組研究發現組蛋白E3連接酶VdBre1能夠調控病原菌脂質代謝，進而影響次生代謝物的合成。通過對敲除突變體的觀察發現，突變體的生長速率和產孢數量與野生型相比有明顯下降。同時，侵染棉花實驗表明突變體的致病能力完全喪失。通過對突變體侵染棉花根部過程的顯微觀察發現，突變體能夠在根部表面附著和生長，但不能進入根的維管束。進一步通過轉錄組和代謝組分析發現，突變體與野生型相比在脂質的代謝上有明顯異常，同時體內的萜類和聚酮化合物明顯也減少。通過對脂滴的染色發現，與野生型相比，突變體孢子中脂滴的大小也發生了明顯的異常。該研究結果為大麗輪枝菌的生物防控提供了一個有效的新靶標。
圖一、VdBre1能夠調控大麗輪枝菌脂質代謝和次生代謝物的合成
孔照勝研究員為通訊作者，博士研究生王歡為該研究論文的第一作者，田娟副研究員和博士生陳斌也參與了部分工作。本研究得到國家重點研發計劃和植物基因組學國家重點實驗室的資助。
論文連結：
https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1462-2920.15319