热应激引起的差异基因表达调控了镰刀菌穗枯病病原体的耐热性、致病性和繁殖能力：从转录组分析到功能验证

《BMC Plant Biology》：Differential gene expression to heat stress drives thermotolerance, pathogenicity, and reproduction in Fusarium head blight pathogens: from transcriptomic profiling to functional validation

　　

摘要

背景

镰刀菌穗枯病（FHB）是一种由Fusarium graminearum和F. asiaticum主要引起的破坏性小麦疾病。气候变暖增加了小麦开花期高温事件的频率，但导致FHB病原体热适应的分子机制仍不清楚。在此研究中，我们结合了生态学、转录组学和功能学方法，探讨了差异基因表达如何促进热适应以及其与毒力和繁殖能力的相互作用。

结果

在四川省进行的田间调查发现了能够在34°C下生长的自然存在菌株。比较转录组学分析显示，在热胁迫下存在广泛的差异基因表达，氧化还原反应和跨膜转运过程的相关基因显著富集。功能验证确定了两个关键差异表达基因：FgABCF3（编码一种ABC转运蛋白）和FgSSB1（编码一种热休克蛋白）。删除任一基因都会降低真菌在34°C下的生长速度，削弱其致病性——尤其是在热胁迫条件下，并干扰其有性繁殖。过表达这些基因可以恢复野生型表型。这两个基因在耐热菌株中显著上调，证实了它们在热适应中的作用。

结论

我们的研究表明，差异基因表达在FHB病原体的高温适应中起着关键作用，并与毒力和繁殖能力的改变相关。这些发现有助于我们理解病原体在气候变暖条件下的进化过程，同时为开发具有气候适应性的病害管理策略提供了潜在靶点。