葡萄灰霉病由坏死营养型真菌病原菌灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)引起,是影响全球葡萄和葡萄酒产业最具破坏性的病害之一(Bardin et al., 2014; Singh et al., 2024)。灰葡萄孢菌因其宿主范围极广,据报道可感染超过1,600种植物物种,被列为经济重要性最高的十大植物病原真菌之一(Caseys et al., 2021; Plesken et al., 2021; Bi et al., 2023)。此外,其多样化的侵染策略涉及分泌蛋白、复杂的信号转导途径和植物毒性次级代谢产物(González-Fernández et al., 2015; Rascle et al., 2018)。该病原菌能够在生长季节建立潜伏感染,并在采后阶段——包括收获、贮藏、运输和市场分销期间——引发严重的病害暴发(Kulakiotu et al., 2004; Liu et al., 2021; Miotto Vilanova et al., 2022)。灰葡萄孢菌的侵染导致果实快速腐烂、水浸状病斑和特征性的灰霉症状,造成严重的产量损失和果实品质下降(Riquelme et al., 2021)。尽管低温贮藏被广泛用于抑制真菌生长和延缓病害发展,但灰霉病在冷藏及后续货架期内仍常发生,凸显了基于温度的控制策略的局限性,以及进一步了解灰葡萄孢菌温度依赖性致病机制的迫切需求(Robiglio et al., 2011; Naets et al., 2022)。
温度在调控灰葡萄孢菌的生长、存活和毒力中起着关键作用(Gabler et al., 2006; Martínez et al., 2009)。在约23°C的潮湿条件下侵染效率最高,而当温度超过30°C时病害发生率急剧下降(Fedele et al., 2020; Li et al., 2023)。灰葡萄孢菌利用特化的侵染结构穿透寄主,包括吸器和侵染垫,这与分生孢子萌发时形成的大型芽管不同(Tang et al., 2025)。值得注意的是,研究表明该病原菌的分生孢子即使在零以下温度(如-0.5°C)仍能保持萌发能力,凸显了其在冷环境中的适应性和持续性,表明了其深厚的耐寒能力,这使得采后管理变得复杂(Shin et al., 2014)。这种可塑性表明灰葡萄孢菌会动态调节其侵染策略,包括毒力决定因子的表达,以响应热信号。
成功的穿透和定殖依赖于多种毒力因子的协同部署,包括细胞壁降解酶、分泌蛋白和植物毒性次级代谢产物,它们共同促进寄主组织软化和病害进展(Malmierca et al., 2016; Escobar-Ni?o et al., 2021; Li et al., 2022; Bulasag et al., 2023)。葡萄菌酮(BOT)是一种由灰葡萄孢菌在寄主体内感染时产生的非寄主特异性植物毒素(Siewers et al., 2005; Simon et al., 2013)。葡萄菌酮的生物合成由一个基因簇编码,其中包括多种氧化还原酶和修饰酶。关键的是,核心的氧化修饰步骤由三种细胞色素P450单加氧酶(BcBot1、BcBot3和BcBot4)控制,它们序贯修饰葡萄菌酮前体(Moraga et al., 2016)。该基因簇还包括一个单萜环化酶(BcBot2)、一个乙酰转移酶(BcBot5)、一个转录因子(BcBot6)和一个脱氢酶(BcBot7)。有趣的是,新兴证据表明BOT合成基因的表达,特别是这些关键P450编码基因,容易受到温度扰动的影响(Pinedo et al., 2008; Porquier et al., 2016; Li et al., 2023)。初步研究表明,热应激和冷应激均可抑制它们的转录,表明这些P450是连接环境信号与毒素产生的热感应节点(Li et al., 2023)。
尽管、和在BOT合成中的作用已被充分确立,但这些基因是否对灰葡萄孢菌的温度依赖性生长、致病性和环境适应有贡献仍知之甚少。为填补这一知识空白,我们首先通过转录组分析鉴定了温度响应基因,结果表明BOT合成基因簇,特别是、和,受到温度的显著调控。随后,我们构建了靶向缺失突变体,并在不同温度条件下系统地比较了它们与野生菌株在生长、分生孢子萌发、致病性和应激反应方面的差异。本研究通过证明这些基因参与温度依赖性的真菌发育、致病性和应激适应,将、和的已知功能扩展到葡萄菌酮生物合成之外。这些发现增进了对低温条件下葡萄灰霉病发育分子基础的理解,并凸显了它们作为采后灰霉病防治进一步研究候选基因的潜力。