禾谷镰刀菌过氧化物酶体自噬调控DON毒素合成机制研究

Pexophagy plays a key role in pathogenesis, but the mechanism of pexophagy regulating mycotoxin biosynthesis is poorly understood. In the preliminary study, we have confirmed that pexophagy is highly induced during DON biosynthesis and plant infection process. Targeted deletion of FgPex14, which was predicted as the docking machinery component of peroxisome, indicated which is involved in mycotoxin biosynthesis, pathogenicity and pexophagy. An affinity capture-mass spectrometry assay demonstrates that FgPex14 interacted with FgAtg20/24, and subsequently participated in the pexophagy process. Based on above results, we will elucidate how pexophagy is triggered by FgPex14 during DON biosynthesis; characterize the biological function of FgAtg20/24 as well as the interaction with FgPex14; shed light on the mechanism of pexophagy regulating DON biosynthesis and pathogenicity process in Fusarium graminearum. Our upcoming results will provide a theoretical basis for further understanding the regulatory mechanisms of DON biosynthesis in Fusarium graminearum and scientific basis for controlling FHB together with DON contamination in the future.

过氧化物酶体自噬在病原菌致病过程中发挥着重要作用，但是有关过氧化物酶体自噬调控真菌毒素的生物合成机制目前没有相关研究报道。本项目组前期研究发现禾谷镰刀菌在DON毒素合成以及侵染麦穗时，菌体内过氧化物酶体自噬被诱导；靶向基因敲除发现过氧化物酶体蛋白FgPex14参与致病、产毒以及过氧化物酶体自噬，并通过蛋白亲和免疫获得了很可能与FgPex14互作的蛋白FgAtg20与FgAtg24。在此基础上，本项目将深入研究禾谷镰刀菌在DON毒素合成时是如何通过FgPex14引发过氧化物酶体自噬；解析FgAtg20、FgAtg24的生物学功能及其与FgPex14的互作关系；阐明过氧化物酶体自噬调控禾谷镰刀菌DON毒素合成以及致病过程的作用机制。本项目的研究结果为禾谷镰刀菌DON毒素合成的调控机制提供理论基础，为防控小麦赤霉病和治理DON毒素污染问题提供科学依据。

在全球范围内由禾谷镰刀菌复合体引起的赤霉病是小麦和大麦上的毁灭性病害。过氧化物酶体自噬在病原真菌致病过程中发挥重要作用，但是有关过氧化物酶体自噬调控真菌毒素的生物合成的机制没有相关研究。本项目研究发现禾谷镰刀菌在DON毒素合成时FgPex14引发了过氧化物酶体自噬过程；解析了细胞自噬相关蛋白FgAtg20、FgAtg24的生物学功能以及FgAtg20、FgAtg24参与调控DON毒素合成过程中的过氧化物酶体自噬。通过酵母双杂交以及蛋白免疫共沉淀(CoIP)试验，发现FgPex14与FgAtg20、FgAtg24不存在互作关系；补充了过氧化物酶体自噬相关蛋白FgPex3的功能研究。该研究结果为禾谷镰刀菌DON毒素合成的调控机制提供理论基础，为防控小麦赤霉病和治理DON毒素污染问题提供科学依据。