华南农业大学植物保护学院黄振教授团队在TOP期刊发表科研成果:MaFH27基因突变提升金龟子绿僵菌毒力及生长速率

“Mutation of the MaFH27 gene leads to rapid conidia germination, accelerated mycelial growth, and enhanced virulence in the insect pathogen, Metarhizium anisopliae”文章发表在《Pest Management Science》。MaFH27基因作为绿僵菌（Metarhizium anisopliae）中编码碱性非溶酶体神经酰胺酶的关键基因，通过调控鞘脂代谢中的神经酰胺平衡，对该菌的分生孢子萌发、菌丝生长、毒力及胁迫耐受性稳态起决定性作用。该研究揭示了神经酰胺生物合成在虫生真菌中的重要性，为深入理解MaFH27基因在侵染昆虫宿主过程中的功能，以及筛选高毒力生物防治菌株提供了理论依据。

研究背景

绿僵菌是广谱性虫生真菌，作为环境友好的生物防治剂，广泛用于防治稻飞虱等农业害虫，但其田间防效易受低温、干旱等环境因素影响，导致孢子萌发延迟、菌丝生长受阻。神经酰胺酶（CDases）参与鞘脂代谢，可水解神经酰胺生成脂肪酸和鞘氨醇，调控细胞增殖、凋亡等关键过程，但在虫生真菌中的功能尚未明确。此前UV诱变获得的绿僵菌突变体表现出快速萌发、高毒力等优良性状，蛋白质组学分析发现MaFH27（碱性神经酰胺酶基因）可能参与相关代谢通路，因此开展该基因的功能验证。

实验方法

菌株构建：通过农杆菌介导转化法，构建MaFH27基因缺失株（ΔMaFH27）、互补株（ΔMaFH27::MaFH27）和过表达株（OE-FH27），经PCR、Southernblot验证菌株正确性。

表型检测：在不同温度（26℃、32℃）和培养基（CZP、PDA等）中，测定各菌株的分生孢子萌发率、中位萌发时间（GT₅₀）、菌丝生长速率、干重及产孢量。

毒力测定：以褐飞虱（Nilaparvatalugens）为靶标昆虫，通过生物测定计算中位致死时间（LT₅₀）和中位致死浓度（LC₅₀），评估菌株毒力。

胁迫耐受性检测：在含NaCl、山梨醇（渗透胁迫）和刚果红（细胞壁胁迫）的PDA培养基上，测定菌株菌落生长速率和产孢量。

序列分析：利用生物信息学工具预测MaFH27基因编码蛋白的氨基酸序列、结构域、亚细胞定位等特征。

核心结果

序列特征：MaFH27基因含2个内含子，编码743个氨基酸（分子量82.04kDa，等电点5.87），含信号肽及碱性神经酰胺酶特征结构域，定位于细胞外。

孢子萌发：ΔMaFH27株萌发时间提前（26℃下10h萌发，WT需14h），GT₅₀降至17.9h（WT为20.8h）；OE-FH27株萌发率显著下降，GT₅₀延长至27.8h。

菌丝生长与产孢：ΔMaFH27株菌丝生长速率较WT提高11.6%-23.2%，干重增加206.8%，但产孢量减少52%-82%；OE-FH27株生长速率下降6.3%-14.0%。

毒力：ΔMaFH27株LT₅₀降至6.92天（WT为8.37天，下降17.3%），LC₅₀显著低于WT；OE-FH27株毒力显著降低。

胁迫耐受性：ΔMaFH27株在渗透胁迫下菌落生长速率提高30%-33%，OE-FH27株下降9%-15%；互补株所有表型均恢复至WT水平。

研究结论

MaFH27基因通过调控神经酰胺与鞘氨醇-1-磷酸的平衡，维持绿僵菌分生孢子萌发、菌丝生长、毒力及胁迫耐受性的生理稳态，其功能异常（缺失或过表达）会导致菌株表型显著改变。该研究不仅阐明了神经酰胺生物合成在虫生真菌中的关键作用，还为解析绿僵菌侵染机制、优化生物防治效果及筛选高毒力菌株提供了重要的基因靶点和理论支撑。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/ps.70521