稻瘟病菌XPG/RAD2核酸酶家族成员MoMkt1调控生长发育与致病性的分子机制

这篇综述系统解析了稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）中XPG/RAD2核酸酶家族成员MoMkt1通过调控菌丝生长、分生孢子形成、附着胞发育、糖原/脂滴代谢、细胞壁应激（CFW/SDS/CR）、氧化应激（H2O2）及DNA复制应激（HU）响应等过程，揭示其与转录因子IIH（TFIIH）核心亚基MoTfb2互作参与DNA损伤修复（NER/HRR）的分子机制，为真菌致病机理研究提供新靶点。

　　

背景

基因组稳定性对生物体生存至关重要，DNA损伤修复（DDR）途径包括碱基切除修复（BER）、核苷酸切除修复（NER）、错配修复（MMR）等。XPG/RAD2核酸酶家族在DNA代谢中发挥核心作用，分为XPG（I类）、FEN-1（II类）、EXO-1（III类）等五个亚型。稻瘟病是威胁全球粮食安全的重要病害，而MoMkt1作为该家族成员的功能尚未明确。

MoMkt1的鉴定与亚细胞定位

通过系统发育分析发现，MoMkt1与小麦赤霉病菌（Gaeumannomyces tritici）同源蛋白亲缘关系最近，其N端含有保守的PIN样结构域（XPG domain）。激光共聚焦显微镜观察显示，MoMkt1-GFP在菌丝、分生孢子、附着胞（6 hpi）和侵染菌丝（36 hpi）中均定位于细胞质，与核标记H1-RFP无共定位。

生长发育调控功能

基因敲除实验表明，ΔMomkt1突变体在完全培养基（CM）上菌落直径减少约30%，分生孢子产量下降50%。透射电镜显示突变体分生孢子梗形态异常，表明MoMKT1通过调控细胞分裂影响无性繁殖。

致病性缺陷机制

致病性实验发现，ΔMomkt1在未受伤大麦叶片上病斑面积减少60%，水稻喷雾接种后病斑数降低70%。进一步分析显示：

1. 1.

   附着胞发育延迟：突变体在4-8 hpi时附着胞形成率仅为野生型的40%，但24 hpi可恢复；

2. 2.

   侵染菌丝扩展受限：仅28%突变体菌丝能扩散至邻近细胞（野生型达60%）；

3. 3.

   宿主ROS清除障碍：DAB染色显示突变体侵染位点ROS积累增加2.5倍，NADPH氧化酶抑制剂DPI处理可部分恢复致病性；

4. 4.

   能量代谢异常：尼罗红和KI/I₂染色揭示突变体中脂滴和糖原从分生孢子向附着胞的转运延迟，24 hpi时仍有50%未被降解。

应激响应与DNA修复

ΔMomkt1对细胞壁应激剂CFW（200 μg/mL）和SDS（0.01%）敏感性增加，但对渗透压（0.7 M NaCl）耐受性提高。10 mM H₂O₂处理下突变体生长抑制率达野生型的2倍，羟基脲（HU）敏感性实验证实其参与DNA复制应激响应。qPCR显示DNA修复基因（MoMSH2、MoRAD17等）表达量下调40%-60%。

MoMkt1-MoTfb2互作网络

双分子荧光互补（BiFC）和免疫共沉淀（Co-IP）证实MoMkt1与TFIIH核心亚基MoTfb2互作。过表达MoTFB2导致分生孢子产量减少35%，致病性轻微减弱。转录组分析发现766个差异表达基因（DEGs），KEGG富集显示代谢通路、氮代谢、MMR等显著变化，GO分析提示氧化还原过程（FDR<0.05）和DNA修复复合体功能受损。

研究意义

该研究首次阐明MoMkt1通过协调DNA损伤修复（NER）、能量代谢和应激响应调控稻瘟病菌致病性的分子框架，为开发新型杀菌剂提供潜在靶点。未来可深入探究MoMkt1在RNA代谢中的非经典功能及其与其它修复通路（如HR）的交叉调控。