JIA | 闽江学院郑华伟课题组发现FgGyp8通过调节FgSnc1介导的分泌囊泡与质膜融合影响禾谷镰刀菌的生长发育和致病性

以下文章来源于农业科学微平台 ，作者张行致 等

禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）是十大植物病原真菌之一，侵染小麦、大麦等粮食作物后，引发严重的赤霉病，导致粮食减产，同时可产生多种真菌毒素，危及粮食安全。Rab GTPase作为细胞内囊泡运输的分子开关，与其上游调控因子和下游特定的效应因子相互作用，并与GTP的结合和水解过程相偶联，在囊泡运输的不同阶段发挥功能。而在植物病原真菌中，Rab GTPase的上下游调控因子还不是很清楚。

近期，闽江学院微生物研究团队完成的题为“FgGyp8 as a putative FgRab1 GAP is required for growth and pathogenesis by regulating FgSnc1-mediated secretory vesicles fusion in Fusarium graminearum”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2023年11期正式发表。

该课题组前期对禾谷镰刀菌中小GTP酶Rab家族蛋白展开系统研究，鉴定FgRab家族蛋白的生物学功能及其调控网络，阐明了FgRab家族蛋白通过调控囊泡的转运从而介导禾谷镰刀菌的生长、产孢、DON代谢及致病性（Environ Microbiol，2015）和（Int J Mol Sci.，2022）；在此基础上，鉴定到多个FgRab蛋白的上下游调控因子，包括FgRab8鸟苷酸交换因子FgSec2A（Environ Microbiol，2018）、FgRab8的GTP酶激活蛋白FgMsb3（New Phytologist，2021）、FgRab1的GTP酶激活蛋白FgGyp1（Front Microbiol，2021）、FgRab7介导FgAtg9调控的细胞自噬过程（PLoS Genetics，2018）、FgRab5及FgRab7招募retromer至内体从而介导货物的分选（Stress Biology，2021）。

该论文在前期研究的基础上，鉴定到禾谷镰刀菌中一个新的FgRab1的GTP酶激活蛋白FgGyp8，并对其生物学功能展开研究。通过基因敲除和表型分析，发现FgGyp8是禾谷镰刀菌营养菌丝生长所必需的。突变体ΔFggyp8的分生孢子产量、大小及隔膜数与野生型PH-1相比都显著下降。进一步发现FgGyp8对禾谷镰刀菌小麦胚芽鞘及麦穗的致病性起重要调控作用。FgGyp8包含有一个保守TBC（Tre2-Bub2-Cdc16）结构域，结构域缺失结果表明，FgGyp8的TBC结构域、C末端和N末端对其生物学功能均有重要调控作用。体外水解酶活性实验结果显示FgGyp8是FgRab1的GTP酶激活蛋白（GAP，GTPase-activating protein）。此外，FgGyp8对FgSnc1蛋白介导的分泌囊泡与质膜的融合过程是必需的。最后，基因双敲结果显示FgGyp8与禾谷镰刀菌FgRab1的另一个GAP FgGyp1存在功能冗余，进一步证明了FgGyp8和FgGyp1在禾谷镰刀菌中具有相同的底物或者靶标。综上所述，本研究表明FgGyp8作为FgRab1的GAP，是禾谷镰刀菌营养菌丝生长、分生孢子形态建成、致病性所必需的（图1）。

图1 模式图

闽江学院微生物研究团队郑华伟研究员为该文章通讯作者，福建农林大学周洁教授为共同通讯作者，王宗华研究员参与本项目研究，已毕业硕士研究生张行致为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金（31970141），福建省杰出青年科学基金（2020J06047），闽江学院启动经费（MJY19019）以及福建农林大学科技创新专项基金项目（KFb22050XA）的资助。

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https://doi.org/10.1016/j.ji‍a.2‍02‍3.04.005

Cite the article:

ZHANG Xing-zhi, CHEN Shuang, Yakubu Saddeeq ABUBAKAR, MAO Xu-zhao, MIAO Peng-fei, WANG Zong-hua, ZHOU Jie, ZHENG Hua-wei. 2023. FgGyp8 as a putative FgRab1 GAP is required for growth and pathogenesis by regulating FgSnc1-mediated secretory vesicles fusion in Fusarium graminearum. Journal of Integrative Agriculture, 22(11): 3444-3457.

研究专家/团队简介

郑华伟博士，闽江学院闽都学者拔尖人才，研究员，福建省优秀博士学位论文获得者，福建省高层次C类人才；课题组主要从事植物病原微生物、海洋微生物相关领域研究工作；主持国家自然科学基金青年基金、面上项目、福建省杰出青年科学基金、中国博士后面上项目；在New Phytologist、PLoS Genetics、Environ Microbiol、Front Microbiol、Journal of Fungi、《菌物学报》等国内外高水平期刊累计发表论文20余篇。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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