Phytopathol Res专刊 | 禾谷镰刀菌与小麦分子互作机理研究进展

原文链接：
https://doi.org/10.1186/s42483-022-00142-0

小麦是世界上最重要的谷类作物之一。由禾谷镰刀菌 (Fusarium graminearum，也称禾谷镰孢菌) 引起的小麦赤霉病 (Fusarium head blight, FHB) 是小麦生产上的重大真菌病害，被我国农业农村部列入《一类农作物病虫害名录》。近年来，随着气候变化和耕作制度的改变，小麦赤霉病流行的频率增加，且呈现西移北扩的趋势。赤霉病近五年来年均发生面积8000万亩以上，造成严重的产量和品质损失。除此之外，禾谷镰刀菌产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇 (Deoxynivalenol, DON) 等真菌毒素还危害人畜健康，威胁食品安全。培育抗病品种是防控植物病害最经济有效的措施，但在小麦生产中可利用的赤霉病抗源匮乏，我国主栽的小麦品种多对赤霉病易感。化学农药仍然是当前防治赤霉病的主要手段，然而长期单一使用农药造成了田间菌株抗药性问题。从禾谷镰刀菌和小麦的互作角度，鉴定禾谷镰刀菌关键致病基因，揭示小麦抗/感赤霉病分子机制，有望为小麦抗赤霉病育种以及新型防控策略的制定提供理论参考和基因资源。

Phytopathology Research今日在线发表了西北农林科技大学植物保护学院题为“Combatting Fusarium head blight: Advances in molecular interactions between Fusarium graminearum and wheat”的综述文章。该论文详细综述了近年来禾谷镰刀菌在侵染过程中的信号传导，DON毒素合成的分子调控，禾谷镰刀菌外泌致病因子作用途径，以及小麦抗/感赤霉病机理等方面的主要研究进展，具体包括：1) 禾谷镰刀菌侵染时期对植物因子及外界环境变化的分子识别及响应：G蛋白偶联受体 (G-protein-coupled receptors, GPCRs) 等膜受体的功能、MAPK和cAMP-PKA等胞内信号传导途径、转录因子受信号激活后介导的转录调控；2) DON毒素在侵染中的作用以及调控DON毒素生物合成的关键因子：DON毒素与致病的关系、调控DON毒素合成的基因及通路、环境因子诱导DON毒素合成的作用途径；3) 禾谷镰刀菌致病因子发掘及对寄主小麦的免疫调控：禾谷镰刀菌重要致病基因和代谢物（细胞壁降解酶、效应蛋白、小RNA和次生代谢物质等）的鉴定及作用机制；4) 小麦抗/感病基因与禾谷镰刀菌的分子互作：小麦抗病相关基因的鉴定及功能、禾谷镰刀菌靶向或调节小麦抗/感病基因的途径。最后，作者还对禾谷镰刀菌–小麦互作研究面临的问题进行了讨论，展望了该领域未来可能发展的方向。

Fig. 1 Pathogenesis-related signal sensing and transduction in Fusarium graminearum

Fig. 2 Mode of action of Fusarium graminearum-secreted pathogenicity factors and FHB resistance and susceptibility genes in wheat during F. graminearum–wheat interaction

西北农林科技大学许铭博士后为论文第一作者，西北农林科技大学植物保护学院江聪教授和刘慧泉教授为论文共同通讯作者。本工作得到了中国博士后科学基金特别资助 (2022T150537)、国家自然科学基金 (32172378) 和陕西省杰出青年基金 (2022JC-14) 的资助。

西北农林科技大学作物病原真菌功能基因组学创新团队聚焦小麦赤霉病这一重大真菌病害，开展病原禾谷镰刀菌基因组变异的产生和调控、菌源形成及致病中的分子识别和表观修饰、DON毒素合成的诱导和调控、病原与寄主的分子互作，以及有益微生物诱抗和生防机制研究。

Cite this article:

Xu, M., Wang, Q., Wang, G. et al. Combatting Fusarium head blight: advances in molecular interactions between Fusarium graminearum and wheat. Phytopathol Res. 2022; 4: 37. https://doi.org/10.1186/s42483-022-00142-0

供稿：许铭、王秦虎、王光辉、张雪、刘慧泉、江聪
封面图片：江聪教授提供

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https://doi.org/10.1186/s42483-022-00142-0