近日，廣西大學(xué)張木清/胡琴課題組 在Plant Biotechnology Journal 期刊上發(fā)表題為“A Fusarium sacchari Glycoside Hydrolase 12 Protein FsEG1 Is a Major Virulence Factor During Sugarcane Infection and Confers Resistance to Pokkah Boeng Disease via the HIGS Strategy”研究成果。 廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院博士研究生吳登和洪天澍為論文共同第一作者，廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院胡琴副教授為論文通訊作者。

研究團(tuán)隊(duì)從F. sacchari全基因組預(yù)測(cè)的分泌蛋白中鑒定出GH12類效應(yīng)蛋白 FsEG1，在病原菌中通過(guò)基因敲除與互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)明確證實(shí)，缺失FsEG1的突變菌株致病力顯著下降，而互補(bǔ)后致病表型得以恢復(fù)，表明FsEG1是F. sacchari侵染甘蔗所必需的毒力因子之一。生化分析顯示，F(xiàn)sEG1具有典型的β-葡聚糖酶和木聚糖酶活性，其酶活性對(duì)致病功能至關(guān)重要。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)FsEG1 主要定位于寄主質(zhì)外體，在入侵寄主過(guò)程中會(huì)降解宿主細(xì)胞壁釋放寡糖類損傷信號(hào)分子（DAMPs），從而被寄主感知并激活防御反應(yīng)（DTI）。在模式植物Nicotiana benthamiana中，F(xiàn)sEG1誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)和細(xì)胞死亡依賴于多個(gè)細(xì)胞壁相關(guān)受體激酶（WAKs）和LysM受體激酶 CERK1，同時(shí)需要RAR1、MAP3Kα等胞內(nèi)信號(hào)因子的參與，揭示了FsEG1觸發(fā)植物免疫反應(yīng)的信號(hào)通路特征。

在應(yīng)用層面，研究團(tuán)隊(duì)在甘蔗中構(gòu)建了FsEG1過(guò)表達(dá)以宿主誘導(dǎo)基因沉默（HIGS）靶向 FsEG1的轉(zhuǎn)基因材料?？共⌒栽u(píng)價(jià)結(jié)果顯示，兩類轉(zhuǎn)基因材料均表現(xiàn)出對(duì)梢腐病抗性顯著增強(qiáng)。其中，HIGS-FsEG1材料通過(guò)抑制病原菌中FsEG1的表達(dá)有效削弱了F. sacchari的致病能力，而FsEG1過(guò)表達(dá)材料則通過(guò)激活防御相關(guān)基因提高了甘蔗的抗病水平，驗(yàn)證了FsEG1作為抗病改良靶標(biāo)的應(yīng)用潛力。

該研究從致病因子鑒定—作用機(jī)制解析—抗病策略驗(yàn)證三個(gè)層面，系統(tǒng)闡明了F. sacchari關(guān)鍵毒力蛋白FsEG1在甘蔗梢腐病發(fā)生中的核心作用。

HIGS-FsEG1的轉(zhuǎn)基因甘蔗對(duì)甘蔗鐮孢菌的抗性增強(qiáng)