CGM第524期：小麦赤霉病致病新视角

由禾谷镰孢菌（Fusarium graminearum）引起的赤霉病（Fusarium head blight, FHB）是一种全球范围内严重危害小麦和大麦生产的毁灭性病害。该病害不仅造成巨大的经济损失，还显著降低小麦的产量和品质。此外，禾谷镰孢菌可产生多种真菌毒素，如脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）、3-乙酰化衍生物（3-ADON）、15-乙酰化衍生物（15-ADON）以及雪腐镰刀菌烯醇（NIV）。这些毒素能够抑制人体和动物细胞中的蛋白质合成，并破坏其造血与免疫系统功能。

种植抗病品种是防治赤霉病的一种有效且环境友好的策略。然而，目前小麦中可用的赤霉病抗性资源极为有限，迄今仅有Fhb1 和 Fhb7 两个抗性基因被成功鉴定。

效应蛋白是植物病原真菌分泌的一类关键致病因子，常通过靶向寄主蛋白并干扰其生理功能以促进侵染。禾谷镰孢菌编码多种效应蛋白，深入解析其致病机制，对开发新型防控策略、有效治理赤霉病具有重要的理论意义和应用价值。

本研究鉴定到一个禾谷镰孢菌关键的分泌效应蛋白FgEC10，该因子对禾谷镰孢菌的致病性至关重要。研究发现，FgEC10能够与小麦延胡索酰乙酰乙酸水解酶（TaFAH）发生互作，并通过26S蛋白酶体途径促进其降解。进一步实验表明，TaFAH可与蛋白酶体26S的TaPSMD12亚基结合，而FgEC10能够增强TaFAH与TaPSMD12之间的互作。通过在小麦中RNA沉默和过表达TaFAH基因，我们证明TaFAH正向调控小麦对赤霉病的抗性。过表达TaFAH不仅可诱导抗病相关基因的表达，还能促进抽穗期相关基因的转录。代谢组学分析显示，TaFAH过表达提高了小麦体内多种氨基酸的积累，外源施用其中部分氨基酸可在穗部和幼苗阶段显著增强对禾谷镰孢菌的抗性。综上所述，本研究揭示了一种禾谷镰孢菌侵染的新机制，为小麦赤霉病抗性遗传改良及抽穗期调控提供了重要的理论依据和基因资源。