水稻稻曲病菌UvHex1蛋白调控致病性及多重生物学功能的分子机制解析

本研究针对水稻稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）致病机制不明的问题，通过靶向敲除Woronin bodies（WBs）核心蛋白UvHex1，揭示其不仅调控WBs形成和细胞完整性，还影响分生孢子产生、氧化应激响应、长链脂肪酸代谢及霉菌毒素合成。该发现为稻曲病防控提供了新靶点，论文发表于《Phytopathology Research》。

　　

水稻稻曲病是由真菌病原体Ustilaginoidea virens引起的毁灭性病害，不仅造成水稻减产，其产生的霉菌毒素还会威胁人畜健康。然而，目前缺乏有效抗病基因，且病原体的致病机制尚不明确。在这一背景下，中国农业科学院等机构的研究人员聚焦于真菌特有的细胞器Woronin bodies（WBs，一种源自过氧化物酶体的单膜微体），解析其核心组分UvHex1蛋白的多重生物学功能。

研究采用同源重组技术构建UvHex1基因敲除突变体，结合透射电镜观察、亚细胞定位（eGFP标记）及表型分析等技术。通过水稻接种实验、长链脂肪酸利用试验和应激响应测定，系统评估了UvHex1的功能。

研究结果
1. UvHex1的保守性与系统发育分析
UvHex1在C端含有4个保守域，包括eIF-5a结构域和过氧化物酶体靶向信号PTS-1。系统发育树显示其与昆虫病原真菌Hex1同源蛋白亲缘关系较近。

2. UvHex1缺失导致WBs消失和细胞完整性破坏
透射电镜证实敲除突变体无法形成WBs，且细胞损伤后出现严重的胞质泄漏（通过茚三酮实验验证）。

3. 致病性完全丧失
突变体接种水稻后无法形成稻曲球，而回补菌株恢复致病性，表明UvHex1是侵染必需因子。

4. 多重表型变化

• 分生孢子产量增加：突变体产孢量提高2倍，但萌发无差异。
• 代谢重编程：突变体对长链脂肪酸（如油酸）利用能力增强，且分泌更多抑制水稻幼苗生长的毒素。
• 应激敏感性：对氧化应激（H₂O₂）和渗透压（NaCl）更敏感，但对刚果红诱导的细胞壁应激抗性增强。

结论与意义
该研究首次阐明UvHex1通过调控WBs形成维持U. virens的致病性，同时揭示其参与真菌发育、应激响应和次级代谢的复杂网络。发现UvHex1缺失可增强毒素合成但削弱侵染能力，为设计“减毒增效”的生防策略提供了理论依据。此外，UvHex1在长链脂肪酸代谢中的负调控作用，暗示了真菌能量代谢与毒力的潜在关联，为开发新型杀菌剂靶点指明了方向。论文发表于《Phytopathology Research》，为稻曲病综合治理提供了分子层面的突破性见解。