丝绒蛋白CsVeA在橡胶炭疽菌（Colletotrichum siamense）中调控无性和有性发育、应激反应以及致病性

《Physiological and Molecular Plant Pathology》：The velvet protein CsVeA regulates asexual and sexual development, stress response, and virulence in the rubber anthracnose fungus Colletotrichum siamense

CsVeA是胶孢炭疽病菌中关键的 velvet蛋白，通过调控细胞壁完整性、氧化应激耐受及有性/无性繁殖平衡，影响致病性。基因敲除显示CsVeA缺失导致生长受阻、细胞壁脆弱、性周期紊乱及致病力下降。CsVeA与CsVelB形成复合体主导功能调控，双突变体表型与单敲除体一致，证实其主导作用。该研究揭示CsVeA整合细胞壁稳态、氧化应激响应与发育程序，为植物病原真菌机制研究提供新靶点。

　　

Jing Gao|Min Li|Sheng Li|Qiuyu Mu|Xiaoyu Li|Zhiqiang Liu

海南大学生命与健康科学学院，中国海南省海口市，570228

摘要

VeA是丝状真菌中的一种关键绒毛蛋白，它调控有性和无性发育以及次级代谢过程。为了研究绒毛蛋白CsVeA在橡胶炭疽病病原菌Colletotrichum siamense中的生物学功能，研究人员生成了CsveA基因缺失突变体。CsveA的缺失导致了一系列多效性缺陷，包括植株生长减缓、细胞壁完整性受损（表现为SDS敏感性增加和几丁质含量升高）以及抗氧化应激能力下降。此外，ΔCsveA突变体表现出孢子形成延迟和完全丧失有性繁殖能力，这凸显了其在无性和有性发育途径中的关键作用。这些发育和应激反应缺陷与对橡胶树叶片的毒力显著减弱相关，表明CsVeA是一个重要的致病因子。后续实验表明，CsVeA通过与CsVelB形成蛋白质复合物来发挥其调控作用。这种相互作用是该调控网络的核心，因为CsveA/CsvelB双敲除突变体的表型分析与单拷贝CsveA突变体非常相似，说明CsVeA是该复合物中的主要功能成分。综上所述，这些发现证实了CsVeA是一个关键调控因子，它整合了细胞壁完整性、抗氧化应激反应和发育程序，从而控制了C. siamense的致病性，为真菌致病机制提供了新的见解。

引言

橡胶树（Hevea brasiliensis）是热带地区的重要工业作物，在天然橡胶生产中起着基础性作用。Colletotrichum叶病（CLD）是橡胶种植园中普遍存在且具有经济意义的疾病，主要表现为叶斑和枝条枯死，春季初期爆发时常常感染新叶，导致叶片坏死和提前落叶[1]。由于这种疾病会抑制树木生长并降低产量，因此成为橡胶生产的主要限制因素。全球范围内，该疾病主要由属于Colletotrichum gloeosporioides和Colletotrichum acutatum复合体的真菌引起。在中国，属于C. gloeosporioides复合体的Colletotrichum siamense是影响橡胶树的主要病原菌[2,3]。值得注意的是，C. siamense也是多种热带作物的炭疽病的主要病原菌。除了中国之外，CLD在其他主要橡胶生产地区（如东南亚和西非）也普遍存在，对全球天然橡胶生产构成持续威胁[4]。

绒毛蛋白家族包括特定于真菌的转录调控因子，在多种真菌（包括Colletotrichum属）中发挥协调孢子形成、致病性和次级代谢生物合成的核心作用[5,6]。关键成员如VosA、VeA、VelB和VelC在丝状真菌中高度保守[7,8]。结构上，绒毛蛋白具有一个保守的绒毛结构域，长度约为150个氨基酸，包含三个由脯氨酸等保守残基组成的保守基序。该结构域与哺乳动物NF-κB转录因子的DNA结合基序具有同源性[9]，这表明它们具有相关的功能机制，即绒毛结构域能够特异性识别目标基因启动子区域内的cis作用调控元件。

VeA作为绒毛蛋白家族的核心成分，在真菌中起全局调控作用，协调无性和有性发育以及次级代谢生物合成等关键过程[7]。它在多种真菌谱系中高度保守，尤其是在子囊菌中[10]。尽管关于VeA的大部分功能研究来自Aspergillus属物种，尤其是模式菌Aspergillus nidulans。在A. nidulans中，VeA介导光依赖性的发育转换：光照抑制有性子实体的形成并促进无性生长，而黑暗则诱导有性阶段[11]。机制上，VeA与VelB和LaeA形成异三聚体复合物，该复合物将次级代谢与分化过程（包括孢子形成和菌核或子实体的形成）整合在一起[12]。除了发育调控外，VeA还是多种真菌（如Aspergillus parasiticus[13]、Aspergillus flavus[14]、Fusarium fujikuroi[15]、Fusarium verticillioides[16]和Fusarium graminearum[17,18]）中次级代谢的中心调控因子。此外，植物病原真菌中的VeA同源物对致病性至关重要，例如在A. flavus感染花生[14]、F. verticillioides感染玉米[10]和F. fujikuroi感染水稻[15]中的研究。虽然VeA的功能在某些真菌病原体中已被充分研究，但其在经济上重要的炭疽病真菌C. siamense中的具体调控作用仍大多未知。因此，本研究旨在对C. siamense中的VeA同源物CsVeA进行功能表征，阐明其对植株生长、发育和致病性的必要性，从而评估其作为控制橡胶树炭疽病目标的潜力。

材料与方法

菌株和培养条件

C. siamense的野生型（WT）菌株是从受感染的橡胶树叶片中分离出来的，并保存在海南大学生命与健康科学学院。WT菌株及其衍生突变体通常在28°C下的马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）上培养。PDA、完全培养基（CM）、Czapek培养基（CZ）和最小培养基（MM）根据既定方案制备，用于评估C. siamense WT及其相关突变体的植株生长[19]。

CsVeA的生物信息学分析

提取了总RNA

CsVeA的特性分析

CsVeA蛋白由CsveA基因（基因ID：OP882576）编码，包含544个氨基酸，其绒毛结构域位于32至229位氨基酸之间（图1A）。通过多序列比对发现，CsVeA的绒毛结构域与C.graminicola、Pyricularia oryzae和A. nidulans中的相应蛋白具有高度相似性（图1B）。为了研究CsVeA在C. siamense中的定位，构建了一个由CsveA和eGFP组成的融合基因，并在trpC启动子控制下表达。

讨论

绒毛蛋白VeA是多种真菌中调控生长、发育和次级代谢的关键因子[8,28]。在C. siamense中，CsVeA含有一个与A. nidulans中的VeA高度相似的保守绒毛结构域。亚细胞定位分析显示，CsVeA位于细胞核中。在A. nidulans中，VeA的定位受光照影响：在光照条件下积聚在细胞质中，而在黑暗条件下则位于细胞核中[29,30]。我们还进行了进一步的研究

结论

本研究对C.siamense中的绒毛蛋白CsVeA进行了功能表征，C. siamense是橡胶树炭疽病的致病菌。我们的主要发现表明，CsVeA对核心生物过程（包括植株生长、细胞壁完整性、抗氧化应激耐受性和有性/无性繁殖）至关重要。重要的是，CsVeA是真菌致病性的关键决定因素。我们还发现，CsVeA与CsVelB相互作用形成异二聚体复合物

局限性与未来展望

本研究通过表型和转录组分析，为C. siamense中CsVeA的生物学功能提供了新的见解。一个关键的方法学限制是缺乏通过染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）或电泳迁移率测定（EMSAs）直接验证下游调控靶标的方法。此外，缺乏全面的次级代谢产物分析以及使用离体叶片进行致病性评估可能无法全面反映

CRediT作者贡献声明

Jing Gao：撰写初稿、开展研究、进行正式分析。Min Li：开展研究、进行正式分析。Sheng Li：开展研究、进行正式分析。Qiuyu Mu：开展研究、进行正式分析。Xiaoyu Li：提供指导、制定方法、争取资金、提出概念。Zhiqiang Liu：撰写文章并编辑、提供指导、争取资金、提出概念。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了海南省自然科学基金（编号：324RC449）和海南省重点研发项目（编号：ZDYF2025XDNY072）的财政支持。