真菌次级代谢物在植物相关系统中发挥重要作用，包括宿主-病原体相互作用和霉菌毒素介导效应（Al-Ani和Furtado, 2020；Pusztahelyi等, 2015）。镰刀菌属产生多种霉菌毒素，凸显了次级代谢在该属中的毒理学和生物学重要性（Mohammed和Al-Ani, 2021；Munkvold等, 2021）。越来越多的证据表明，真菌次级代谢在亚细胞水平上高度分室化。在几种丝状真菌中，生物合成酶组装成专门的动态结构，通常称为毒素体，这可能通过局部生物合成和转运提高途径效率，同时减少细胞对活性中间体和最终产物的暴露（Chen等, 2021；Kistler和Broz, 2015；Menke等, 2013；Roze等, 2011）。重要的是，这些分室的架构和细胞器来源在不同途径和物种间有所不同。在Fusarium graminearum中，单端孢霉烯生物合成与内质网的大量重塑和专门的类毒素体结构形成有关（Menke等, 2013），而Aspergillus parasiticus中的黄曲霉毒素产生和Botrytis cinerea中的黑色素生物合成涉及与内体转运相关的囊泡分室（Kenne等, 2014；Upadhyay等, 2016）。因此，真菌次级代谢的细胞组织似乎是途径特异性而非符合单一保守的分室方案。然而，是否类似的分室机制有助于F. graminearum中ZEA的生物合成和转运仍未知。
丝状子囊菌F. graminearum是一种毁灭性的植物病原菌，导致具有重要经济价值的谷物作物（包括小麦、大麦和水稻）发生镰刀菌穗腐病（FHB），并造成全球范围内的严重产量损失（Goswami和Kistler, 2004；Leslie和Summerell, 2006）。除了农业影响外，该病原菌通过用霉菌毒素污染谷物严重危害饲料和食品安全，对人类和牲畜构成急性和慢性健康风险（Desjardins, 2006）。在这些霉菌毒素中，ZEA是全球谷物商品中检测到的最常见污染物之一（Zhen等, 2024）。ZEA是一种非甾体雌激素性聚酮类霉菌毒素，主要由F. graminearum以及相关物种如F. culmorum、F. equiseti和F. crookwellense产生（Marasas等, 1984；Zinedine等, 2007）。由于与内源性雌激素结构相似，ZEA竞争性结合雌激素受体，在哺乳动物特别是牲畜物种如猪中引起生殖障碍（Katzenellenbogen等, 1979）。
在F. graminearum中，ZEA生物合成由一个专门的四个基因生物合成簇控制，包括PKS4、PKS13、ZEB1和ZEB2（Kim等, 2018）。PKS4和PKS13编码迭代性聚酮合酶，协同组装ZEA的聚酮骨架，而ZEB1编码异戊醇氧化酶，是末端氧化转化步骤所必需的。这些结构基因的表达由Zeb2协调调控，Zeb2是途径特异性碱性亮氨酸拉链（bZIP）转录因子（Gaffoor和Trail, 2006；Kim等, 2018；Kim等, 2005）。尽管ZEA生物合成的酶框架已在遗传学上得到确立，但关于细胞内毒素合成位点以及合成代谢物如何转运和分泌的信息有限。定义ZEA生物合成酶的细胞内组织和ZEA导出途径在生物学上具有重要意义，因为过量的细胞内ZEA积累可能对真菌细胞有害，并且这些过程可能揭示F. graminearum如何平衡霉菌毒素产生、转运和自我保护。
先前的研究表明，膜结合细胞器和内体转运可能有助于真菌次级代谢物的导出或分泌。与黄曲霉毒素相关的囊泡分室和与黑色素相关的内体转运已被提出参与代谢物导出到细胞外部（Chanda等, 2009a；Chanda等, 2010；Upadhyay等, 2016）。在F. graminearum中，ABC转运蛋白Zra1已显示定位于液泡并有助于ZEA产生，但负责ZEA导出的细胞途径仍不清楚（Lee等, 2011）。可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体（SNAREs）介导转运囊泡与其靶膜之间的膜融合（Bonifacino和Glick, 2004）。其中，突触素家族靶SNAREs（t-SNAREs）在将分泌货物导向特定细胞目的地方面发挥关键作用（Hong, 2005）。SNARE复合物的组装是囊泡-靶膜融合和胞吐的必需前提（Jahn和Scheller, 2006）。在F. graminearum中，据报道几种SNARE蛋白包括FgSyn8和FgSec22会影响DON积累或产生，表明囊泡转运成分可影响霉菌毒素代谢（Adnan等, 2020a；Adnan等, 2020b；O'Mara等, 2020）。尽管突触素样蛋白GzSyn1和GzSyn2也是正常发育和致病性所必需的，但它们在ZEA分布和毒素稳态中的潜在作用仍不清楚（Hong等, 2010）。在本研究中，我们检查了ZEA生物合成酶的空间组织，并评估了Syn2对F. graminearum中细胞外ZEA积累和细胞内毒素稳态的潜在贡献。
