由玉米小斑菌（Cochlibolus heterostrophus）引起的玉米小斑病（Southern corn leaf blight）是全球玉米种植区域主要的病害之一，主要为害叶片、苞叶和叶鞘，以及抽雄后的玉米时期，在我国其发生为害地区主要位于潮湿的夏玉米产区，严重威胁着国家粮食安全和人民身体健康。解析玉米小斑菌的致病机理对于开发合适的新型杀菌剂至关重要。GPI（糖基磷脂酰肌醇）锚定修饰在不同物种中发挥着粘附、分子吸收、信号转导和保护、细胞壁组分的合成和重组以及细胞壁蛋白的锚定等作用。目前关于GPI锚定修饰在真菌中虽然已有了初步研究，但其生物学功能和致病调控机制在很大程度上尚未揭示。

近期，华中农业大学植物科学技术学院陈小林课题组完成的题为“Glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchoring controls cell wall integrity, immune evasion and surface localization of ChFEM1 for infection of Cochlibolus heterostrophus”的研究在Journal of Integrative Agriculture (JIA) 2025年11期正式发表，揭示了GPI锚定修饰调控玉米小斑菌细胞壁完整性、免疫逃避以及ChFEM1蛋白的细胞壁定位的新机制。

本文通过对玉米小斑病菌GPI锚定修饰的生物学功能和致病机制进行研究，发现GPI锚生物合成通路关键蛋白ChGPI7在玉米小斑病菌生长发育和致病过程中的功能及其参与致病的调控机制。

研究发现，GPI锚定蛋白在玉米小斑菌的菌丝、附着胞和侵染菌丝中广泛表达。玉米小班菌GPI7基因的缺失会导致玉米小斑菌生长速度和分生孢子产孢能力显著下降。同时玉米小班菌GPI7基因敲除体∆gpi7的附着胞形成和侵染过程明显受阻，导致其致病力显著下降。∆gpi7敲除体还表现出严重的细胞壁完整性缺陷。GPI7基因的缺失和HF pyridine处理都会导致玉米小斑菌的细胞壁蛋白丰度减弱和几丁质的暴露，说明GPI锚定蛋白可以保护几丁质不被宿主免疫识别。在玉米小斑菌中，共有124个蛋白质被预测为GPI锚定修饰蛋白，其中包括一种假定的细胞壁糖蛋白ChFEM1，并发现其功能受GPI锚定修饰调控。缺失ChFEM1也会导致玉米小斑菌的致病力显著下降、侵染结构和细胞壁完整性的缺陷。进一步研究发现，在玉米小斑菌中，GPI7调控ChFEM1蛋白的细胞壁定位和蛋白丰度。

图1 玉米小斑病菌菌丝和附着胞中GPI锚定蛋白的检测

图2 GPI锚定修饰保护玉米小斑菌的几丁质不被寄主识别

图3 GPI锚定修饰调控ChFEM1蛋白的细胞壁定位和丰度

综上，GPI锚定修饰调节了玉米小斑菌的细胞壁完整性，免疫逃避和ChFEM1蛋白的细胞壁定位。这项研究结果为深入研究玉米小斑病菌的致病机制提供了理论基础，同时为开发防治玉米小斑病菌的新型药剂提供了潜在的靶标。

华中农业大学博士研究生胡虹和已毕业硕士研究生刘田谷（现武汉大学博士研究生）为共同第一作者，华中农业大学陈小林教授为本文通讯作者。海南大学李志刚副教授也参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

论文信息：Hong Hu, Tiangu Liu, Xinyun Xie, Fuyan Li, Caiyun Liu, Jintao Jiang, Zhigang Li, Xiaolin Chen. 2025. Glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchoring controls cell wall integrity, immune evasion and surface localization of ChFEM1 for infection of Cochlibolus heterostrophus. Journal of Integrative Agriculture, 24(11): 4310-4323.

https://doi.org/10.1016/j.jia.2024.09.033 

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