新毒素促进小麦疾病感染和传播

尽管小麦是最早驯化的粮食作物之一，但几千年后它仍然是全球的主食。除南极洲外，小麦在各大洲均有种植，是全球产量第二高的谷物，每年产量近 80 万吨(粮食及农业组织)。

然而，一种名为禾谷镰刀菌 (Fusarium graminearum) 的真菌病原体会在小麦上引发毁灭性的镰刀菌赤霉病 (FHB) 疾病，并用称为单端孢菌素的有害毒素污染谷物。其中一种单端孢菌素称为脱氧雪腐镰刀菌烯醇 (DON)，由美国的大多数禾谷镰刀菌菌株产生，它是增加病原体在麦穗内传播的重要毒力因子。这种微小而强大的真菌威胁着数百万人的经济安全和数十亿人的粮食安全。

目前，尚无已知的小麦(或大麦)品种能够完全抵抗镰刀菌感染，促使对FHB毒力因子的持续研究。最近的研究发现，禾谷镰刀菌种群能够产生一种新的单端孢菌素，称为 NX，其化学结构与 DON 略有不同。美国农业部农业研究中心的 Guixiahao 博士及其同事研究了这些 NX 单端孢霉烯族化合物是否会像 DON 一样导致小麦的 FHB。

他们的研究结果发表在《分子植物-微生物相互作用》 ( MPMI )杂志上，表明 NX 单端孢霉烯族化合物在禾谷镰刀菌初始感染以及 FHB 传播中发挥着重要作用。

通过从代表 DON 单端孢霉烯族化合物和 NX 单端孢霉烯族化合物的菌株中删除第一个用于单端孢霉烯族生物合成生产的基因 TRI5，研究人员能够评估接种这些亲本菌株的易感小麦头的 FHB 严重程度以及因删除而产生的基因突变体。

评估和进一步测试表明，产生 NX 的菌株产生的毒素量高于产生 DON 的菌株。这表明，删除一个基因可以消除 NX 毒素的产生，并减少小麦中的真菌感染和疾病传播，证实 NX 在病原体侵袭中发挥与 DON 相似的作用，并且独特地强化病原体感染。

在评论这一发现的新颖性时，郝博士说：“据我们所知，这是第一次发现霉菌毒素(真菌产生的任何有毒物质)在增强病原体感染方面发挥作用。疾病在麦穗中传播。”

这一新发现尤其令人兴奋，因为它可以用来保护谷类作物的数量和质量。“我们发现的信息提供了一种新方法，通过针对真菌产生 NX 的能力来同时控制感染(不仅仅是减轻症状)、FHB 传播和霉菌毒素中毒，”Hao 博士解释道，“这项研究最终提高了我们的理解真菌如何利用毒素作为攻击植物的新武器。”

这些知识也可以激发对 NX 单端孢霉烯族化合物的进一步研究。郝博士及其同事正在开展一项后续研究，以培育通过核糖核酸干扰 (RNAi) 靶向 NX 生物合成基因的转基因植物，以减少疾病和霉菌毒素的产生。