膠孢炭疽菌（Colletotrichum gloeosporioides）是一種半活體營養子囊菌，可引起辣椒、大豆、草莓和蘋果等作物炭疽病的發生，導緻減産或者絕收。辣椒是我國重要的蔬菜作物，其生産過程中經常遭受炭疽病菌等有害病原微生物脅迫，嚴重威脅其産業可持續發展。目前主要采取的化學農藥防治和抗性品種選育，仍不能解決辣椒産區炭疽病頻發的問題。鐵是病原菌生存和毒力形成所必需的元素，因此可通過耗竭病原菌所需的的鐵元素，達到控制植物真菌病害的目的。真菌分泌的CFEM（Common in several Fungal Extracellular Membrane）蛋白在真菌中具有多種生物學功能，包括參與病原真菌中鐵的調節。前期研究發現C. gloeosporioidesCFEM效應蛋白在侵染辣椒不同階段表達量有所不同，然而，在真菌侵染植物的緻病過程中，CFEM效應蛋白與鐵穩态之間的關系還尚不清楚。
2024年6月18日，2003网站太阳集团朱詠華教授團隊與湖南省植物保護研究所譚新球研究員團隊合作在中科院一區TOP期刊International Journal of Biological Macromolecules （IF: 8.2）發表題為“The new CFEM protein CgCsa required for Fe3+ homeostasis regulates the growth, development, and pathogenicity of Colletotrichum gloeosporioides”的研究論文。該研究首次揭示CFEM效應蛋白CgCsa在C. gloeosporioides的緻病性、細胞壁和細胞膜的完整性以及生長發育中起着關鍵作用，并且CFEM效應蛋白能夠結合鐵，維持C. gloeosporioides的鐵穩态，動态調控病原菌生長和緻病過程。
通過基因敲除、回補以及生物學表型分析，發現CgCsa的缺失導緻C. gloeosporioides菌絲分生孢子産量降低、細胞壁和細胞膜完整性受到破壞、極性生長受阻、分生孢子萌發延遲和附着胞異常且芽管變長，這些共同導緻了CgCsa缺失突變體（ΔCgCsa）緻病性下降，而CgCsa 回補體（ΔCgCsa/CgCSA）的生物學表型均與野生型（WT）一緻。此外，研究發現與WT和ΔCgCsa/CgCSA相比，ΔCgCsa鐵轉運相關基因的表達量下調，且在培養基中添加Fe3+可部分恢複ΔCgCsa的生物學功能。進一步通過分子對接，普魯士藍染色以及利用電感耦合等離子體發射光譜儀測定菌絲體内鐵含量，證明CgCsa蛋白能夠與Fe3+結合。綜上所述，CgCsa是調控真菌生長發育和緻病性的重要蛋白質。其中一個重要機制是 CgCsa具有結合鐵的能力，并能維持C. gloeosporioides的鐵穩态。這項研究為控制植物真菌病害提供了新的見解，即可通過耗竭真菌所需的微量元素來控制真菌病害，同時為開發CgCsa蛋白作為控制真菌病害的新靶标提供理論依據。
圖3 CgCsa參與C. gloeosporioides分生孢子的萌發、附着孢和侵染釘的形成
圖5 CgCsa是C. gloeosporioides完全毒力所必須的
附圖3CgCsa能夠與Fe3+結合
2003网站太阳集团博士劉思珍和博士後蔔志剛為本論文的共同第一作者，2003网站太阳集团朱詠華教授和湖南省植物保護研究所譚新球研究員為本論文的共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、湖南省重點研發計劃和湖南省自然科學基金項目的資助。
2003网站太阳集团朱詠華教授團隊長期從事農業功能微生物學研究，主持國家自然科學基金、重大專項子項目等課題20餘項。該團隊先後在在Nature Communications、Journal of Hazardous Materials、Journal of Cleaner Production、mBio、Science of theTotalEnvironment、Journal ofAgricultural andFoodChemistry、CropJournal等權威學術期刊上發表50餘篇高水平研究論文，獲授權國家發明專利10項，轉化企業應用4項。
湖南省植物保護研究所譚新球研究員團隊長期從事農作物病蟲害綜合防控研究，主要研究方向為主要農作物病原真菌緻病機理（主要為辣椒膠孢炭疽菌）、有益農用微生物生防資源挖掘與功能基因應用和植物營養免疫調控病害新型防控技術。在植物病害緻病機理與新型防控技術方面獲得重要進展，相關研究成果獲湖南省科技進步一等獎1項、二等獎4項、三等獎1項；申請發明專利10項，授權發明專利6項；參與研發物化産品獲農業部微生物肥料登記證4個、微生物農藥登記證2個；發表研究論文40多篇，其中SCI論文20多篇；制定湖南省地方标準6項。
此論文鍊接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.133216
