抑制核糖核酸酶活性调控真菌操纵的根际微生物组及病害防控新策略

（编辑推荐）本研究揭示土传病原真菌禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）通过分泌效应蛋白Fg12（一种真菌特异性核糖核酸酶RNase）选择性抑制根际有益菌群（Bacillus/Pseudomonas），首次发现鸟苷单磷酸（GMP）可高效抑制Fg12的RNase活性，通过恢复微生物组平衡显著减轻大豆和苜蓿的镰刀菌病害，为靶向病原菌效应蛋白的生态防控提供新思路。

　　

土壤病原菌突破植物微生物组屏障的分子武器

土壤中的禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）作为全球十大植物病原真菌之一，能引发小麦赤霉病、大豆根腐病等多种作物病害。最新研究发现，该病原菌分泌的效应蛋白Fg12具有双重功能：既是攻击植物的毒力因子，又是调控根际微生物组的"生态武器"。

根际微生物组的攻防战

通过无菌土壤对比实验发现，Fg12基因缺失突变体（ΔFg12）在非灭菌土壤中的定殖能力显著弱于野生型，而在灭菌土壤中两者无差异。微生物组测序显示，野生型菌株处理的根际中假单胞菌目（Pseudomonadales）和芽孢杆菌目（Bacillales）丰度显著降低。体外实验证实，10 μM重组Fg12蛋白可特异性抑制Bacillus velezensis和Pseudomonas putida等有益菌生长，而催化活性位点突变体Fg12-5A则丧失抑菌能力。

保守的分子武器库

系统发育分析发现，Fg12同源蛋白广泛分布于子囊菌门和担子菌门的病原真菌中，包括镰刀菌（Fusarium）、曲霉（Aspergillus）、黑粉菌（Ustilago）等重要属种。这些同源蛋白均含有保守的RNase功能域，且多数预测为分泌型效应蛋白。来自不同真菌的Fg12同源蛋白（如F. solani的Fs12、Magnaporthe oryzae的Mo12）均表现出类似的RNase活性和抑菌特性。

微生物组的防御反击

被Fg12抑制的根际细菌显示出多重保护机制：B. velezensis和P. putida能直接抑制F. graminearum生长（抑制率分别达55.52%和41.78%）；同时可激活大豆防御相关基因（PR1、PR3、ERF1等）表达。由6株细菌组成的合成菌群（Syncom）使大豆鲜重增加64.81%，显著减轻根腐病症状。在苜蓿-尖孢镰刀菌（F. oxysporum）体系中同样验证了这种跨作物保护效应。

精准打击的化学干预

通过AlphaFold结构预测和分子对接发现，鸟苷单磷酸（GMP）能与Fg12活性中心的Tyr64、His66等关键残基结合。体外实验证实，0.1 mM GMP即可抑制Fg12的RNA降解活性，1 mM GMP能完全解除Fg12对有益菌的生长抑制。大田试验显示，GMP处理使接种野生型菌株的大豆存活率提高20%，鲜重增加75.5%，且该效果依赖于土壤微生物组的存在。

该研究首次揭示真菌RNase效应蛋白在微生物组调控中的关键作用，开发出靶向病原菌"生态武器"的抑制剂GMP，为同时干预病原菌-微生物组-植物三重互作提供了创新策略。这种"以彼之矛，攻彼之盾"的防控思路，对开发环境友好型农业投入品具有重要指导意义。