近日，華中農大植物科學技術學院植物線蟲病害綠色防控團隊從線蟲生防真菌淡紫紫孢菌中鑑定了一個與真菌生長髮育、抗逆和殺線蟲活性相關的關鍵蛋白PlCYP5，為利用淡紫紫孢菌綠色防控植物線蟲提供重要理論依據。
該研究首次在絲狀真菌中報道了核糖體蛋白專用分子伴侶系統，解析了親環蛋白PlCYP5作為核糖體蛋白專用分子伴侶調控核糖體生物形成的新機制。相關成果以“Cyclophilin acts as a ribosome biogenesis factor by chaperoning the ribosomal protein (PlRPS15) in filamentous fungi”為題在Nucleic Acids Research上線上發表。
目前已知植物病原線蟲超過4100種，每年造成上千億美元的經濟損失，在我國僅蔬菜每年因根結線蟲病造成的損失就超過30億元。由於苯線磷、硫線磷、溴甲烷和涕滅威等化學殺線蟲農藥陸續被禁止或限制使用，線蟲防治可選用的藥劑越來越有限。淡紫紫孢菌是重要的植物線蟲病生防真菌，可以寄生線蟲卵，且其代謝產物能殺死線蟲的幼蟲和雌蟲，田間施用該生防菌可顯著減輕根結線蟲、孢囊線蟲和莖線蟲等重要植物線蟲病的危害。
據悉，肖炎農教授領銜的研究團隊長期致力於線蟲病害的綠色防控應用及其基礎研究，對淡紫紫孢菌全基因組進行了測序，建立了淡紫紫孢菌與病原線蟲互作體系，解析其生防機理，研製出了生防菌淡紫紫孢菌的顆粒製劑。該團隊前期透過轉錄組結合基因家族分析，從淡紫紫孢菌親環蛋白家族中鑑定到參與殺線蟲活性和抵抗逆境的親環蛋白PlCYP5。基因PlCYP5敲除突變體的生長、產孢和殺線蟲能力均顯著下降，同時對逆境脅迫更為敏感，為親環蛋白應用於淡紫紫孢菌遺傳改良奠定了理論基礎。
圖1 PlCYP5突變體影響淡紫紫孢菌生長髮育和殺線蟲活性
轉錄組分析表明PlCYP5突變體差異表達基因主要富集於核糖體生物形成和核糖體RNA代謝途徑，PlCYP5結合細胞質中游離的核糖體小亞基蛋白PlRPS15，維持PlRPS15蛋白穩定性並護送其到達細胞核中的核糖體組裝位點。PlRPS15基因敲低突變體和PlCYP5突變體表現出一致的核糖體異常表型，解析了PlCYP5調控核糖體生物形成的機制，發現了PlCYP5作為核糖體蛋白專用分子伴侶的新功能。此外，與其他物種同源蛋白的交叉互作試驗表明，PlCYP5-PlRPS15互作模式為絲狀真菌特有，首次提出了絲狀真菌中核糖體蛋白專用分子伴侶系統，豐富了對核糖體生物形成的認識，也為其他物種同源蛋白的功能研究提供了參考。
圖2 PlCYP5與PlRPS15突變體均表現出核糖體功能異常
圖3 PlCYP5-PlRPS15互作調控核糖體生物形成模式圖
華中農大農業微生物學國家重點實驗室、植物科學與技術學院博士研究生莫陳汨為論文第一作者，肖炎農教授和肖雪瓊副教授為論文通訊作者，團隊王高峰老師參與了研究工作。該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃專案和中央高校基本科研業務費專項資金等專案資助。
論文連結：
https://doi.org/10.1093/nar/gkab1102
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