微生物所在大丽轮枝菌侵染机制研究中取得进展

　　大丽轮枝菌是一种土传病原真菌，通过侵染植物的根进入维管束定殖，在世界范围内引起严重的黄萎病害。在我国棉花黄萎病素有“棉花癌症”之称，严重制约我国棉花生产，并造成巨大的经济损失。由于大丽轮枝菌从根部侵染，是否像叶际病原真菌如稻瘟菌一样，侵染时也需要发育相应的侵染结构一直存在争议，其侵染过程的调控机制更是不清楚。

　　中国科学院微生物研究所研究员郭惠珊课题组开展了大丽轮枝菌的侵染机制的研究，鉴定了大丽轮枝菌侵染结构——附着枝的存在及其分子特征，同时详尽地研究了侵染结构发育的调控途径及其对病菌致病性的重要作用。

　　他们研究发现依赖于四跨膜蛋白tetraspanin VdPls1的NADPH氧化酶VdNoxB所产生活性氧是侵染结构发育和穿透植物根所必需的。通过比较野生型大丽轮枝菌和VdNoxB及VdPls1敲除突变体的侵染过程，发现大丽轮枝菌在紧密接触到宿主根表皮细胞时会分化形成顶端膨大的菌丝分枝，被称之为附着枝，并发育出侵染钉，VdNoxB和VdPls1在附着枝特异表达；VdNoxB及VdPls1敲除突变体的附着枝不能形成侵染钉，从而丧失了穿透植物细胞壁的能力和在棉花上的致病力。进一步实验表明VdPls1和VdNoxB在侵染钉细胞膜上形成复合物并通过在尖端产生活性氧调控侵染钉的发育。侵染钉的形成是一种极性重建过程，他们发现大丽轮枝菌产生的活性氧上调附着枝内重要信号分子——钙离子的积累进而激活转录因子VdCrz1介导的信号途径，最终调控侵染钉的发育。这些结果证明依赖于VdNoxB/VdPls1的活性氧-钙离子信号途径是调控大丽轮枝菌侵染结构发育的重要途径。研究结果为防治大丽轮枝菌引起的黄萎病害提供了新的思路和方法。

　　该项研究成果发表于国际期刊PLoS Pathogens上。郭惠珊课题组的博士研究生赵云龙为论文的第一作者，郭惠珊为通讯作者。研究得到了中科院战略性先导（B类）和农业部转基因重大专项的资助。

图：大丽轮枝菌附着枝特异的活性氧-钙离子信号途径调控侵染钉发育和棉花根侵染。A.野生型大丽轮枝菌(V592)菌丝和附着枝(HP)；B.附着枝特异的钙离子积累（荧光）；C.V592附着枝(HP)产生活性氧(ROS)和侵染钉(PP)并侵入根维管组织，突变体HP不产生ROS和PP，菌丝积累在根表皮外层；D.大丽轮枝菌附着枝调控侵染钉生长示意图。