PLOS GENETICS | 德国哥廷根大学研究揭示黄萎病菌定殖植物根部和分生孢子形成机制！

黄萎病是许多重要经济作物的破坏性病害，由植物病原真菌轮枝霉属（如大丽轮枝菌）诱发（Plant Cell | 美国德州农工大学单立波团队揭示棉花防御病原菌的新机制；eLife | 荷兰瓦赫宁根大学揭示独特的染色质图谱定义了植物病原真菌的适应性基因组区域！）。发育过程和次级代谢产物的产生是由真菌的Velvet结构域蛋白协调的。在无性生长过程中，四个大丽轮枝菌Velvet结构域蛋白形成异聚体Vel1-Vel2、Vel2-Vos1和Vel3-Vos1。Vel1、Vel2和Vel3协调微菌核休眠结构的形成和代谢物黑色素的产生，后者沉积在微菌核中。这些休眠结构在土壤中的存活对轮枝霉属在单循环病害期间至关重要。在有合适的宿主的情况下，微菌核发芽，产生的菌丝生长到根部并定殖。

国际权威学术期刊PLOS GENETICS发表了德国哥廷根大学Gerhard H. Braus教授团队的最新相关研究成果，题为The velvet protein Vel1 controls initial plant root colonization and conidia formation for xylem distribution in Verticillium wilt的研究论文。科研人员发现，这个重要的初始定殖过程需要Vel1的存在。一旦进入植物，真菌通过分生孢子的形成在维管系统中分布，这取决于Vel1和Vel3。Vel1是控制真菌病害的一个有希望的靶标，因为它是诱导病害症状的必要条件。

保守的真菌Velvet家族调节蛋白将发育和次级代谢物的生产联系起来。用于DNA结合和二聚化的Velvet结构域与哺乳动物NF-κB转录因子的Rel同源结构域的结构相似。该研究中，综合研究探讨了Velvet结构域编码基因的所有四个同源物在土壤传播的植物致病真菌大丽轮枝菌的生命周期中的功能。将Vel1、Vel2、Vel3和Vos1的遗传学、细胞生物学、蛋白质组学和代谢组学分析与植物致病性实验相结合。真菌生长、发育和致病性的不同阶段需要大丽轮枝菌velvet蛋白，包括Vel1-Vel2、Vel2-Vos1和Vel3-Vos1异二聚体，它们在无性菌丝生长过程中就已经存在。这项研究的主要新发现是，Vel1对于最初的植物根系定殖是必要的，并且与Vel3一起通过分生孢子在植物中繁殖。在番茄中，Vel1是诱导病害症状所必需的。Vel1、Vel2和Vel3控制着衰老植物中微菌核的形成。Vel1是四种大丽轮枝菌Velvet蛋白中最重要的一种，在植物体内外的真菌生命周期的各个阶段都有广泛的功能。

图1. 编码Velvet结构域蛋白的大丽轮枝菌基因

图2. 大丽轮枝菌微菌核的形成取决于Vel1，其中Vel2作为额外的正调节子，Vel3作为负调节子主要在光照下

图3. 大丽轮枝菌Vel1和Vel2在次级代谢物生产中的控制功能

图4. 大丽轮枝菌分生孢子的形成需要VEL1和VEL3基因

图5. 大丽轮枝菌无性生长和发育期间的Velvet结构域蛋白

图6. 大丽轮枝菌需要Vel1来诱发番茄植株的病害症状

图7. 拟南芥根部的定殖和侵入需要Vel1的参与

图8. 大丽轮枝菌Velvet蛋白在发育、植物互作和病害中的功能

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