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禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）引发的小麦赤霉病（FHB）严重影响小麦产量与质量。研究人员针对 FHB 开展 FgGET2 在禾谷镰刀菌中作用的研究，发现 FgGET2 影响菌丝生长、发育、应激反应及致病性。该研究为防控 FHB 提供新思路。
小麦赤霉病（Fusarium head blight，FHB）是小麦种植中的 “噩梦”，它就像潜伏在麦田里的 “杀手”，悄无声息地侵蚀着小麦，不仅大幅降低小麦产量，还因产生的霉菌毒素威胁着人类和动物的健康。目前，市面上有效的杀菌剂种类有限，长期使用后，禾谷镰刀菌（
Fusarium graminearum）容易产生耐受性甚至抗性，导致防治效果大打折扣。为了找到对抗小麦赤霉病的新方法，四川农业大学的研究人员开展了关于禾谷镰刀菌中 FgGET2 蛋白功能的研究，相关成果发表在《Phytopathology Research》上。
研究人员主要运用了基因敲除技术、互补实验、核酸提取与 PCR 技术、亚细胞定位技术等。首先构建 ΔFgGET2 基因敲除突变体和 C-FgGET2 互补突变体，通过核酸提取与 PCR 技术对突变体进行验证；利用互补实验探究 FgGET2 对酵母 ΔScGET2 突变体生长缺陷的恢复作用；借助亚细胞定位技术确定 FgGET2 在细胞中的定位。
研究结果
- FgGET2 的鉴定与定位：通过 BLAST 搜索及对特定保守基序和跨膜结构域的筛选，确定 FGSG_06264 为 FgGET2 基因。其编码的蛋白含有与其他 GET2 蛋白相似的保守结构域，且 N 端有保守的带正电氨基酸残基。亚细胞定位显示，FgGET2 定位于内质网（ER）。
- 对酵母突变体生长的影响：将含有 FgGET2 cDNA 序列的表达载体导入酵母 ΔScGET2 突变体中，发现 FgGET2 能够恢复该突变体在多种压力条件下的生长缺陷，表明 FgGET2 与 ScGET2 可能具有相似功能。
- 对禾谷镰刀菌生长发育的影响
- 营养生长与液泡融合：在马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）和改良合成营养贫瘠琼脂（mSNA）培养基上培养，ΔFgGET2 突变体生长速率明显低于野生型（WT）和 C-FgGET2 突变体，且菌丝弯曲、狭窄、分支异常，说明 FgGET2 对维持菌丝顶端极性很重要。同时，ΔFgGET2 突变体的液泡呈现小而碎片化的状态，而 WT 菌株大多含有单个大液泡，表明 FgGET2 在液泡融合过程中发挥重要作用。
- 分生孢子产生、形态与萌发：在液体羧甲基纤维素（CMC）培养基中培养，ΔFgGET2 突变体产生的分生孢子数量比 WT 和 C-FgGET2 突变体减少了 90% 以上，且分生孢子更短、隔膜更少。在液体酵母提取物蛋白胨葡萄糖（YEPD）培养基中培养时，ΔFgGET2 突变体分生孢子萌发显著延迟，说明 FgGET2 影响分生孢子的产生、形态和萌发。
- 对禾谷镰刀菌应激反应的影响：在多种压力条件下培养，ΔFgGET2 突变体对渗透、氧化、细胞壁、金属、杀菌剂以及 DNA 损伤等压力的反应与 WT 和 C-FgGET2 突变体不同。例如，在高浓度的氯化钠、过氧化氢、刚果红、硫酸铜、吡唑醚菌酯等处理下，ΔFgGET2 突变体的生长抑制率与其他菌株存在差异，表明 FgGET2 参与调节禾谷镰刀菌对多种压力的反应。
- 对真菌致病性和 DON 生物合成的影响：用分生孢子接种开花小麦穗，发现 ΔFgGET2 突变体的致病性明显降低，在小麦穗中的真菌生物量减少。但有趣的是，ΔFgGET2 突变体在小麦穗和液体培养基中产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）却增加了，且 DON 生物合成相关基因（TRI5、TRI6 和 TRI101）的表达上调，说明 FgGET2 对禾谷镰刀菌的致病性和 DON 生物合成具有重要影响。
研究结论与讨论
该研究表明，FgGET2 编码 GET 通路的关键成分，在禾谷镰刀菌的营养生长、无性发育、非生物应激反应和致病性方面发挥着重要的调控作用。虽然 FgGET2 氨基酸序列与其他生物的 GET2 序列差异较大，但结构保守。敲除 FgGET2 导致的多种缺陷可能与尾锚定（TA）蛋白定位异常有关，但还需进一步实验验证。此外，ΔFgGET2 突变体对吡唑醚菌酯更敏感，这意味着 FgGET2 可能是提高该杀菌剂效果的潜在分子靶点。这项研究为深入理解禾谷镰刀菌的致病机制提供了新视角，也为开发更有效的小麦赤霉病防治策略奠定了基础。
