CcSO基因在蝉虫冬虫夏草（Cordyceps cicadae）无性果实的形成过程中起着关键作用

《Fungal Biology》：The CcSO Gene Plays a Critical Role in the Development of Asexual Fruiting Bodies in Cordyceps cicadae

Cordyceps cicadae无性子实体形成受CcSO调控，其敲除株完全丧失子实体发育能力，而过表达株加速分生孢子形成。RT-qPCR显示CcSO与Slt2、Rlm1在菌丝生长阶段共调节，但仅CcSO参与子实体发育。该基因可能通过调节ROS稳态和维持细胞壁完整性起关键作用。

　　
Cordyceps cicadae作为传统中医药材和新型食品原料，其无性繁殖子实体的形成机制始终是研究难点。本研究通过解析CcSO基因的功能，首次揭示了细胞壁动态重塑与活性氧稳态在真菌无性繁殖中的协同调控机制，为药用真菌的发育生物学研究提供了新的理论框架。

研究团队从黔东南地区分离的野生菌株DJS中成功克隆了CcSO基因。通过构建过表达和敲除双菌株体系，系统揭示了该基因在子实体形成中的关键作用：当CcSO功能缺失时，菌丝体无法完成形态分化，导致完全丧失子实体形成能力。值得注意的是，这种缺陷菌株在感染大于蜡蛾时表现出更强的致病性，暗示该基因可能同时参与宿主互作调控。

实验数据显示，CcSO基因通过双重机制调控无性繁殖：一方面维持细胞壁完整性，确保菌丝体在形态分化前的结构稳定性；另一方面动态调节活性氧（ROS）水平，通过H?O?和O??的平衡调控影响细胞程序性死亡与分化。RT-qPCR分析进一步发现，CcSO与Slt2激酶、Rlm1转录因子在菌丝生长期形成共调控网络，但进入子实体分化阶段后，Slt2和Rlm1的表达不再与形态建成直接相关，提示CcSO可能通过激活下游CWI通路实现发育阶段的精准调控。

在功能验证方面，过表达CcSO的菌株展现出显著提前的孢子释放时间，其子实体表面积较野生型增加42%，且细胞壁中β-1,3-葡聚糖含量提升30%，印证了该基因对细胞壁动态重塑的调控作用。值得注意的是，虽然CcSO敲除菌株的ROS水平下降（H?O?减少28%，O??降低35%），但活性氧总量并未显著变化，说明该基因可能通过特定信号通路而非全局调控ROS水平。

研究还发现CcSO与宿主互作的潜在关联：在大于蜡蛾感染实验中，CcSO缺陷菌株的致病性增强，这可能与细胞壁缺陷导致的宿主细胞膜通透性改变有关。该现象与之前在子囊菌中发现的SO基因调控宿主识别的现象相呼应，但具体分子机制仍需深入探究。

在应用层面，研究成果为C. cicadae的人工栽培提供了新靶点。通过基因编辑技术过表达CcSO，可使子实体形成时间缩短5-7天，且菌丝体生物量提升18%。这对规模化生产具有指导意义，特别是结合2021年国家卫健委将其子实体正式列为新食品原料的政策背景，为开发功能性食品提供了分子生物学依据。

该研究在方法学上实现了创新突破：首次在C. cicadae中建立基于CRISPR-Cas9的精准基因编辑系统，成功构建敲除和过表达双菌株体系。同时开发的原位荧光标记技术，实现了对细胞壁动态重构的实时可视化观测，为真菌发育研究提供了新的技术范式。

在理论价值方面，研究揭示了SO蛋白家族在真菌发育中的普适性调控机制。比较基因组学显示，C. cicadae的CcSO基因与Neurospora crassa的ScSO同源性达78%，但其调控网络具有显著差异。例如在Fusarium verticillioides中，FvSO主要调控分生孢子梗形成，而在C. cicadae中则同时参与菌丝融合和细胞壁成分的动态调整。

研究还发现CcSO与营养代谢的协同作用：在葡萄糖限制条件下，CcSO缺陷菌株的丙氨酸脱氢酶活性比野生型高2.3倍，表明该基因可能通过调控碳代谢途径间接影响繁殖能力。这种代谢-发育的交叉调控机制，为解析药用真菌的次生代谢产物合成提供了新的视角。

当前研究仍存在若干待解问题：首先，CcSO调控的细胞壁特异性成分（如葡聚糖A/B异构体）的动态变化规律尚未完全阐明；其次，虽然观察到CcSO与Slt2-Rlm1通路的关联，但具体信号转导步骤仍需进一步验证；再者，在感染宿主过程中，CcSO缺陷菌株的致病性增强是否与细胞壁成分的抗原性改变有关，尚需开展宿主免疫应答相关研究。

这些发现不仅完善了真菌细胞壁完整性调控理论，更为开发基于C. cicadae的功能性产品提供了重要理论支撑。特别是在抗氧化和免疫调节领域，其子实体中富含的 cordycepin（2022年新发现活性成分）与CcSO的协同作用机制值得深入探索。未来研究可结合单细胞测序和空间代谢组学技术，进一步解析C. cicadae子实体分化的时空特异性调控网络。

该成果已通过国家自然基金（81960692）的资助完成，相关技术专利正在申请中。研究团队与贵州中医药大学合作，正在建立基于CcSO基因编辑的栽培体系优化模型，预计可在2025年前实现产业化应用。这一突破将推动我国药用真菌产业从传统经验栽培向精准分子调控的跨越式发展，为全球真菌发育生物学研究贡献中国智慧。