《Food Microbiology》：Distinct contributions of the peroxisomal import receptors CgPEX5 and CgPEX7 in regulating fungal growth, conidia development, and pathogenicity of the
Colletotrichum gloeosporioides
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本研究通过基因敲除发现，C. gloeosporioides中PEX5基因对生长、营养利用、分生孢子发育及致病性起关键作用，而PEX7作用较弱。ΔCgpex5菌株生长受抑制、分生孢子异常及穿透宿主能力下降，并伴随ROS水平降低。该发现为靶向过氧化物体蛋白导入通路开发新型杀菌剂提供了依据。
韩占宏|任丹丹|朱品娟|龚迪|张正科|潘永贵
海南大学食品科学与工程学院，海口，570228，中国
摘要
过氧化物酶体是存在于大多数真核细胞中的单膜细胞器，在各种生物活动中发挥着重要作用。PEX5和PEX7是过氧化物酶体受体，负责将含有过氧化物酶体定位信号的基质蛋白导入过氧化物酶体中。然而，CgPEX5和CgPEX7在Colletotrichum gloeosporioides的生长、营养利用、分生孢子发育和致病性中的具体作用尚未阐明。我们的研究表明，删除Cgpex5或Cgpex7会严重抑制C. gloeosporioides的营养生长。与ΔCgpex7菌株相比，ΔCgpex5菌株在碳和氮源利用、分生孢子产生方面能力较低，分生孢子形态异常，并且CgBrlA、CgAbaA和CgWetA的表达下调。转录组分析进一步表明，Cgpex5的缺失引发了关键代谢途径的重新编程，导致多个与代谢相关的基因表达改变。此外，ΔCgpex5菌株的侵染能力降低，在宿主上形成的病斑较小，感染过程中产生的宿主源活性氧（ROS）水平也低于ΔCgpex7菌株。综上所述，我们的结果表明Cgpex5基因对C. gloeosporioides的生长、营养利用、分生孢子发育和致病性至关重要，而Cgpex7的作用相对较小。这些发现表明，Cgpex5介导的过氧化物酶体导入途径是开发新型杀菌策略以控制采后病害的有希望的目标。
引言
Colletotrichum gloeosporioides是一种主要的采后病原真菌，会导致多种水果发生炭疽病，造成全球20-30%的经济损失（Dean等人，2011年；Archana等人，2021年）。真菌的致病性与细胞内细胞器的正常功能密切相关（Zhu等人，2025年）。其中，过氧化物酶体是动态的多功能细胞器，对真核细胞中的多种代谢过程至关重要，包括脂肪酸β-氧化和活性氧（ROS）的代谢（Sugiura，2025年；Falter和Reumann，2022年；Amado等人，2025年）。在丝状真菌中，过氧化物酶体的生物发生涉及膜蛋白的整合和基质蛋白的导入（Bartoszewska等人，2011年）。由于过氧化物酶体缺乏自身的基因组，所有膜蛋白和基质蛋白都由核基因编码。这些蛋白质在细胞质中翻译和加工后才能被导入过氧化物酶体（Siu等人，2025年）。基质蛋白通过位于C末端（PTS1）或N末端（PTS2）的特定过氧化物酶体定位信号（PTS）在细胞质中被识别（Deori和Nagotu，2022年）。受体PEX5和PEX7分别特异性识别可溶性过氧化物酶体蛋白上的PTS1和PTS2，从而促进其导入过氧化物酶体基质（Baker等人，2016年；Skowyra和Rapoport，2022年）。PEX5识别C末端的PTS1信号序列Ser-Lys-Leu（SKL），而PEX7识别N末端的九肽PTS2信号序列（R/K）(L/V/I)X5(H/Q)(L/A)（Wang等人，2013年；Wang和Subramani，2017年）。
已有研究表明，PEX5和PEX7调控真菌的生长和致病性（You等人，2023年）。在稻瘟病菌Magnaporthe oryzae中，删除Mopex5和Mopex7会导致营养生长减弱、菌落形态异常、分生孢子活力降低以及在大麦叶片上的致病性减弱（Wang等人，2013年；Goh等人，2011年）。类似地，在Fusarium pseudograminearum中，删除Fppex5和Fppex7会导致菌丝生长、孢子萌发和无性繁殖能力显著下降，以及小麦穗上的致病性降低（Bi等人，2024年）。Penicillium chrysogenum的ΔPcpex5菌株生长受限，无法进行无性孢子形成，并且PTS1蛋白的定位受到干扰（Kiel等人，2004年）。在F. verticillioides中，ΔΔFvpex5/7双缺失突变体在玉米茎上的致病性降低，fumonisin B1（FB1）的生物合成受损，分生孢子形成也有缺陷（Lin等人，2022年）。在Beauveria bassiana中，BbPEX5特异性介导PTS1途径，这对营养生长、氧化应激耐受性、毒力和对渗透压及细胞壁干扰剂的抵抗力至关重要。相比之下，BbPEX7特异性介导PTS2途径，主要参与真菌的发育过程、氧化应激耐受性和毒力（Pang等人，2022年）。这些发现共同表明，PEX5和PEX7作为过氧化物酶体基质蛋白导入的关键受体，在多种真菌中普遍调控生长、应激耐受性和致病性。此外，PTS1途径（由PEX5介导）和PTS2途径（由PEX7介导）在功能上存在差异：PTS1更广泛地参与病原真菌的营养生长、氧化应激反应和毒力，而PTS2则更多地关注发育过程和部分应激耐受性。因此，PEX5和PEX7是真菌生命周期中的核心调控因子，其功能是保守且不可或缺的。
尽管PEX5和PEX7的功能已在模式真核生物中得到研究，但它们在采后病原真菌C. gloeosporioides中的具体作用仍不清楚。因此，本研究的目的是：（1）利用生物信息学方法分析C. gloeosporioides中PEX5和PEX7的进化关系和功能域，并构建Cgpex5和Cgpex7基因的缺失菌株及其对应的C. gloeosporioides互补菌株；（2）研究Cgpex5和Cgpex7基因对C. gloeosporioides营养生长和营养利用的贡献；（3）通过转录组分析评估Cgpex5和Cgpex7基因对分生孢子形成及C. gloeosporioides分生孢子相关基因表达的影响；（4）阐明Cgpex5和Cgpex7基因对C. gloeosporioides致病性和菌丝侵染能力以及感染过程中ROS产生的影响；（5）比较C. gloeosporioides中Cgpex5和Cgpex7的功能差异。
真菌菌株和培养条件
本研究中使用的C. gloeosporioides菌株是从表现出典型炭疽病症状的腐烂芒果果实中分离出来的，并在我们之前的研究中得到鉴定（Han等人，2025年）。C. gloeosporioides的野生型（WT）菌株及其衍生突变体（ΔCgpex5、ΔCgpex7）在马铃薯葡萄糖琼脂（PDA）培养基上培养，置于28°C条件下黑暗环境中培养5天。完全培养基（CM）用于菌株的营养生长，最小培养基（MM）用于碳和氮的供应
CgPEX5和CgPEX7同源物的序列一致性
来自N. crassa的过氧化物酶体基质蛋白受体NcPEX5和NcPEX7被用作查询序列，以鉴定不同真菌谱系中的同源物。序列比对结果显示，与PEX5和PEX7具有相似性的蛋白质存在于多个子囊菌物种中。值得注意的是，这种相似性在Sordariomycetes中比在Saccharomycetes中更为明显（表1）。这表明过氧化物酶体蛋白受体在进化上是保守的
讨论
蛋白质的进化和结构分析有助于理解这些蛋白质的分子特性和生物学功能（Deori等人，2023年）。在本研究中，我们鉴定并功能表征了C. gloeosporioides中的两个关键过氧化物酶体基质蛋白受体CgPEX5和CgPEX7。系统发育分析显示，CgPEX5与其V. dahliae中的同源物具有76.68%的序列一致性（图1B）。与其在过氧化物酶体定位中的作用一致，
结论
与Cgpex7基因相比，Cgpex5基因在C. gloeosporioides的营养生长、营养利用、分生孢子形态发生和致病性中起着重要作用。删除Cgpex5会导致菌丝生长严重受阻，分生孢子产生减少，分生孢子形态异常。与ΔCgpex7菌株相比，ΔCgpex5菌株中关键的分生孢子相关基因（CgBrlA、CgAbaA和CgWetA）的表达水平更低，代谢功能也受到更严重的损害
CRediT作者贡献声明
龚迪：撰写——审稿与编辑，方法学研究。张正科：撰写——审稿与编辑，监督，项目管理，概念构思。潘永贵：撰写——审稿与编辑，可视化处理，监督，资金筹集。韩占宏：撰写——初稿，方法学研究，数据分析。任丹丹：软件开发，数据分析。朱品娟：撰写——审稿与编辑，监督
未引用的参考文献
Dean等人，2012年；Kosir等人，2026年；Liu等人，2025年；Zhang等人，2023年。
利益冲突声明
作者声明与本研究无财务或其他利益冲突，本文所述数据未曾发表过。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（资助编号：32460609）的资助。
