吉林大学潘洪玉团队揭示核盘菌无性发育与侵染垫形成调控新机制

2019年9月10日，吉林大学植物科学学院潘洪玉教授团队在美国微生物学会 （American Society for Microbiology） 旗下学术刊物mSystems（IF=6.519） 在线发表了题为The formaldehyde dehydrogenase SsFdh1 is regulated by and functionally cooperates with the GATA transcription factor SsNsd1 in Sclerotinia sclerotiorum的研究论文 （Zhu et al., 2019） 。本团队前期研究证明，核盘菌转录因子SsNsd1正调控子囊盘发育，而负调控精孢子产生 （Li et al., 2018a） ，但其对核盘菌无性发育与侵染垫形成的具体分子机制尚不清楚。本研究报道了谷胱甘肽依赖型甲醛脱氢酶（GD-FDH）受GATA转录因子SsNsd1的转录并与之互作，共同调控核盘菌菌核形成，侵染垫发育及其致病性，解析了核盘菌子实体发育及致病性的调控新机制，为深入揭示作物菌核病的可持续控制奠定了新理论。

作物菌核病是由核盘菌 （Sclerotinia sclerotiorum） 侵染引起的一种世界性真菌病害。该病流行性强、分布广、危害重。潘洪玉团队为进一步揭示SsNsd1对核盘菌子无性发育阶段的调控途径与调控网络，首先利用酵母双杂交的手段对SsNsd1的互作蛋白进行了筛选，对初步得到的互作蛋白进行了酵母双杂交 （Y2H） ，双分子荧光互补 (BiFC) 以及免疫共沉淀 (Co-IP) 三重验证，最终确定了一个SsNsd1的互作蛋白为甲醛脱氢酶 （SsFdh1) 。功能研究表明，SsFdh1在甲醛降解、氮素代谢、菌核发育、致病性等方面发挥作用。SsNsd1与SsFdh1均具有典型的半胱氨酸维系的锌指基序。SsNsd1以两种不同的方式调节SsFdh1:一是，SsNsd1在SsFdh1的启动子区域直接结合其上的GATA-box调控SsFdh1的转录；二是，SsNsd1通过其与SsFdh1锌指区域内半胱氨酸形成的二硫键与SsFdh1结合。SsNsd1-SsFdh1的相互作用可以阻止SsNsd1与含有GATA-box的DNA之间的结合。定点突变锌指基序中的半胱氨酸残基，能显著地影响SsNsd1-SsFdh的相互作用以及SsNsd1对DNA的约束能力。SsFdh受SsNsd1的调节并与之共同起调控作用。该研究为核盘菌无性发育与致病性调控机制新突破，并为丝状真菌发育转录调控机制提供了新见解。
核盘菌SsNsd1与SsFdhh1互作及共调控模式图

潘洪玉教授所带领的“作物重大病害流行预警及其绿色综合防控关键技术研究”团队为吉林省重大科技研发人才团队，致力于核盘菌等重大植物病原真菌发育生物学及其致病机理的研究，取得了国内外同行公认的研究成果，先后发现了多个重要转录因子SsFoxE2, SsFkh1, SsNsd1, SsAms2, SsSte12, SsSfh1等在核盘菌营养生长，菌核成熟，附着胞发育，子囊盘萌发、致病机制等多个发育过程中起决定作用 （Fan et al., 2018） 。在核盘菌CRISPR-Cas9基因编辑研究中取得了重要突破 （Li et al., 2018b） 。上述成果分别发表在mBio、Molecular Plant Pathology、Phytopathology、Frontiers in Microbiology等刊物上。
吉林大学植物科学学院2018级在读博士朱耿林为论文第一作者，潘洪玉教授等为通讯作者。该项研究连续获得了国家自然科学基金 ，以及“十二五”农业部公益性行业（农业）科研专项 、“十三五”国家重点研发计划项目任务的资助 。

参考文献Genglin Zhu, Gang Yu*, Xianghui Zhang, Jinliang Liu, Yanhua Zhang, Jeffrey A. Rollins, Jingtao Li*, Hongyu Pan*, The formaldehyde dehydrogenase SsFdh1 is regulated by and functionally cooperates with the GATA transcription factor SsNsd1 in Sclerotinia sclerotiorum. mSystems, 2019, 4(5):e00397-19. Jingtao Li, Wenhui Mu, Selvakumar Veluchamy, Yanzhi Liu, Yanhua Zhang, Hongyu Pan* and J. Rollins*, The GATA-type IVb zinc-finger transcription factor SsNsd1 regulates asexual-sexual development and appressoria formation in Sclerotinia sclerotiorum. Molecular Plant Pathology, 2018a, 19(7): 1679–1689. Huidong Fan, Gang Yu, Yanzhi Liu, Xianghui Zhang, Jinliang Liu, Yanhua Zhang, J. Rollins, Fengjie Sun and Hongyu Pan, An atypical forkhead‐containing transcription factor SsFKH1 is involved in sclerotial formation and is essential for pathogenicity in Sclerotinia sclerotiorum. Molecular Plant Pathology, 2016, 18(7): 963-975. Jingtao Li, Yanhua Zhang, Yucheng Zhang, Pei-Ling Yu, Hongyu Pan* and J. Rollins*, Introduction of large sequence inserts by Crispr-cas9 to create pathogenicity mutants in the multinucleate filamentous pathogenicity Sclerotinia sclerotiorum. mBio, 2018b, 9(3):e00567-18.

论文链接：DOI: 10.1128/mSystems.00397-19