微生物所在大丽轮枝菌侵染过程研究中取得进展

大丽轮枝菌是一种土传病原真菌，通过形成附着枝感染植物根部，在世界范围内引起严重的黄萎病害，对我国棉花生产造成巨大的经济损失。和其他病原微生物一样，大丽轮枝菌的重要致病策略之一是分泌效应蛋白到植物细胞，干扰植物免疫反应；但其分泌结构和分泌转运机制亟待探究。

中国科学院微生物研究所研究员郭惠珊课题组在前期发现大丽轮枝菌侵染结构附着枝的基础上，继续开展了大丽轮枝菌侵染过程中分泌蛋白传递途径的研究。课题组发现大丽轮枝菌通过反复形成附着枝和穿透钉以刺穿植物根细胞壁，当形成入侵菌丝后，穿透钉衍化成菌丝颈环（图A），并与寄主形成紧密互作的穿透界面。课题组通过细胞生物学研究发现大丽轮枝菌细胞骨架组分Septin5和F-actin以成环的形式（Septin环）定位于菌丝颈环，分泌蛋白在此处大量分泌至Septin环之外（图B）；分泌蛋白在穿透界面的有效分泌依赖于Septin5在菌丝颈环的有序组织。进一步实验表明囊泡转运因子VdSec22、VdSyn8和胞吐体亚基VdExo70参与分泌蛋白的传递和转运，其缺失均导致分泌蛋白滞留在附着枝及菌丝颈环之内；VdSep5，VdSec22，VdSyn8及VdExo70基因的敲除突变体会显著地降低大丽轮枝菌在棉花上的致病性。

该项研究首次阐明了大丽轮枝菌依赖Septin5的分泌蛋白转运机制，即Septin5骨架蛋白在菌丝颈环组装并形成了真菌-寄主的穿透界面，可以高效分泌效应蛋白；该研究揭示了大丽轮枝菌的附着枝既是侵染结构又是独特的分泌结构，是大丽轮枝菌成功侵染植物的关键信号中枢。

该项研究成果发表在国际期刊PLoS Pathogens上。博士研究生周婷婷为论文的第一作者，郭惠珊为通讯作者。研究得到了中科院战略性先导（B类）项目和农业部转基因重大专项的资助。

图A：大丽轮枝菌附着枝（HP）、菌丝颈部（HN）和入侵菌丝（IH）电镜图。图B：分泌蛋白VdSCPs-GFP（绿色荧光）定位于Septin5骨架蛋白（红色荧光）组成的菌丝颈环外围。图C：多种蛋白参与分泌蛋白转运到穿透界面的示意图。