禾谷镰刀菌组蛋白乙酰转移酶FgHat1在DON毒素生物合成中的功能

由禾谷镰刀菌引起的小麦赤霉病是小麦最主要的真菌病害之一。禾谷镰刀菌侵染小麦时分泌脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)真菌毒素,威胁人畜健康。本研究通过对组蛋白乙酰转移酶基因FgHAT1的功能研究,发现该基因编码的蛋白定位于细胞核并调控组蛋白H4的乙酰化。Fghat1敲除突变体在生长发育和致病过程中表现正常,但毒素合成存在显著缺陷。敲除FgHATI导致参与DON毒素合成的TRI基因转录水平降低,突变体产毒相关的细胞分化也表现异常。外源添加cAMP可以有效回复突变体的产毒缺陷,表明FgHat1对毒素的调控与cAMP信号通路有关。研究结果表明组蛋白表观修饰和胞内信号通路之间存在联系,这两者的交叉互作对DON毒素合成的精确调控至关重要。

FAC1基因对禾谷镰刀菌的菌丝膨大处细胞核分裂的影响

与大多数丝状真菌一样,禾谷镰刀菌中也存在依赖cAMP信号调节的蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)信号通路—cAM P-PKA信号通路。前期研究发现,该信号通路在脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)的合成中扮演着重要角色。FAC1作为cAMP-PKA信号通路上游基因,它的缺失可导致DON无法合成。本研究发现,FAC1的缺失可严重影响DON合成相关基因TRI1在转录水平和翻译水平上的表达。显微观察发现,Tri1定位在细胞核周围,并且与野生型菌株PH-1相比,fac1突变体在产毒培养基内菌丝膨大结构的形成增多。此外,与未膨大菌丝相比,野生型菌株PH-1菌丝膨大结构处细胞核分裂明显增多,该位点多于4个细胞核的比例达到65.4%,而fac1突变体中菌丝膨大结构处核分裂数仅为0～3个,其中0～2个的占90.7%。研究结果表明,在产毒培养基中特有形成的菌丝膨大结构与DON合成之间并没有必然联系,DON毒素的合成应与菌丝膨大结构处细胞核分裂密切相关。