• 研究背景

轮枝镰刀菌 (Fusarium verticillioides) 可引发根腐、叶腐和茎腐等玉米病害，严重降低产量、陨害品质，还危害食品安全。效应蛋白是病原菌抵抗寄主免疫防御的关键因子，尽管轮枝镰刀菌基因组已注释大量分泌蛋白，但这类蛋白的功能研究仍较为匮乏。本研究从轮枝镰刀菌中鉴定出一个含CFEM结构域效应蛋白FvCFEM7，通过系统分析其在营养生长、致病功能，结合亚细胞定位观察及寄主靶标蛋白筛选，结果发现FvCFEM7可通过与病程相关蛋白 (PRs) 结合，负调控植物免疫防御，为该菌的防治提供了理论依据。该研究成果被发表于 Agronomy 期刊，福建农林大学生命学院硕士生王美朵为第一作者，王宗华研究员和余文英副教授为共同通讯作者。

• 研究过程与结果

去除信号肽FvCFEM7^ΔSP能引起烟草细胞程序性死亡，却无法抑制INF1诱导的细胞坏死。向玉米叶片体外喷洒经IPTG诱导的原核表达FvCFEM7^ΔSP后，研究者发现玉米对轮枝镰刀菌的侵染表现出明显抗性表型，由此他们推测FvCFEM7极有可能是植物免疫“Zigzag” 模型中已被寄主抗病蛋白识别了的效应因子。

FvCFEM7^ΔSP烟草瞬时表达及蛋白喷洒检测植物抗病性

为明确FvCFEM7的致病调控作用，将野生型 (WT)、突变体∆Fvcfem7、回补菌株∆Fvcfem7-C，过表达菌株∆Fvcfem7-OE分别离体接种玉米功能叶。结果显示，与WT对玉米叶片的侵染面积相比，∆Fvcfem7显著增加，而∆Fvcfem7-OE下降；甘蔗茎侵染实验也有一致的结果，初步证实FvCFEM7在轮枝镰刀菌侵染玉米的过程中起负调控作用。

∆Fvcfem7显著增强轮枝镰刀菌对玉米和甘蔗的致病性

亚细胞定位研究表明，侵染前期 (12~48 h)，FvCfem7-mcherry主要聚集在特殊侵染结构类附着胞和菌丝基质中；但在入侵菌丝阶段，则集中分布于质膜周围。洋葱表皮细胞侵染的质壁分离实验进一步证实FvCFEM7在原生质体胞质空间和质外体空间均有分布。

FvCfem7在非侵染、侵染阶段亚细胞定位

酵母双杂交验证发现，FvCFEM7能够与多个PRs蛋白互作，包含多个PR5家族成员、PR1及PR4。

酵母双杂验证FvCFEM7的玉米靶标PR蛋白

• 研究总结

本文明确FvCFEM7作为轮枝镰刀菌的负调控因子，参与调控病菌与寄主的亲和互作进程：一方面诱导病程相关蛋白PR表达，激活植物免疫反应；另一方面自身可能被寄主的PR蛋白识别。该研究为开发玉米穗腐病防治新方法提供重要理论支撑。

• 研究团队介绍

植物与微生物相互作用福建省高校重点实验室聚以农作物重大病害的绿色防控为核心研究方向，重点开展稻瘟病菌、镰刀菌等病原菌的致病机制研究，同时聚焦水稻、玉米等作物的抗病机制与免疫调控机制研究及应用转化。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/3605086

• Agronomy 期刊介绍

主编：Leslie A. Weston, Charles Sturt University, Australia

文章类型包括农学及农业生态学领域的研究型文章及综述，目前已被SCIE (Web of Science)、Scopus等多个数据库收录。

2024 Impact Factor：3.4

2024 CiteScore：6.7

Time to First Decision：17 Days

Acceptance to Publication：1.8 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/agronomy