抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室

     2023年3月，赵和平教授课题组在Biology（IF=5.168）发表题为“Transcriptome analysis reveals that C17 mycosubtilin antagonizes Verticillium dahliae by interfering with multiple func-tional pathways of fungi”的文章，报道了脂肽类化合物C17抗霉枯草菌素拮抗大丽轮枝菌的作用机制，重点实验室2020级博士研究生张琪为该文章的第一作者。

植物真菌病害是影响农业生产的第一大病害，每年在全球范围内造成约20%的产量损失和10%的收获后损失。研究者普遍认为由轮枝菌属真菌引起的植物维管束病害成为世界上最具破坏性的真菌病害之一。大丽轮枝菌（Verticillium dahliae，Vd）是一种土传性丝状植物病原真菌，生活史复杂，致病性强。它能够侵染660多种植物，在自然条件下易变异，而且其休眠结构能够在土壤中存活十数年，防治十分困难，由其引发的黄萎病被称为多种植物的“癌症”。

课题组前期从枯草芽孢杆菌J15（Bacillus subtilis J15，BS J15）的次生代谢物中分离到一种能够拮抗棉花黄萎病强致病菌Vd 991的活性物质，经结构解析确定其为C17抗霉枯草菌素，然而其拮抗Vd 991的具体机理并不清楚。本研究从表型观察、细胞学形态及基因表达谱分析等方面入手，对C17抗霉枯草菌素对Vd 991的致死机制进行研究。结果表明，C17抗霉枯草菌素能够抑制Vd 991的生长和分生孢子的萌发；C17抗霉枯草菌素处理会导致孢子收缩、凹陷甚至破损，引起菌丝扭曲粗糙，表面凹陷，内容物分布不均，致使真菌细胞膜和细胞壁变薄、受损，线粒体整体肿胀。此外，本研究发现，C17抗霉枯草菌素以时间依赖性方式诱导Vd 991孢子坏死；差异转录组学分析表明，C17抗霉枯草菌素主要通过破坏真菌细胞膜和细胞壁的结构和功能，抑制其DNA复制和转录翻译过程，阻断其细胞周期，破坏真菌的水解酶系和氧化还原酶系，扰乱其能量和物质代谢过程等方式拮抗致死Vd 991。本研究的结果为脂肽类物质的作用机理提供了新的证据支持，并为开发更有效的抗菌药物提供了有效信息。

本研究受国家自然科学基金（No.U1703112和32160074）共同资助。

全文链接：https://www.mdpi.com/2079-7737/12/4/513

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