JIA | 湖南农业大学植物保护学院园艺病害团队揭示液泡-线粒体补片组分FvVam6参与调控轮枝镰孢菌生长发育和伏马毒素生物合成

2026-05-17 15:22:50

真菌毒素是真菌在食品及饲料中分泌产生的一类有毒代谢产物，严重威胁着人类和动物的健康。作为农业重要病原菌之一，轮枝镰孢菌（Fusarium verticillioides）分泌的伏马毒素可污染玉米及其相关制品，对人畜具有毒性和潜在致癌性，是继单端孢霉烯族毒素、黄曲霉毒素之后的又一研究热点。尽管轮枝镰孢菌伏马毒素生物合成基因簇中大部分基因的功能已经被鉴定，但伏马毒素生物合成的分子调控机制仍不明晰，有待深入研究。大量研究显示，细胞器间的相互交流可提升各自的生理活性并有效促进细胞代谢的进行，而膜结合位点则在不同细胞器的互作中发挥着重要作用。液泡作为细胞内最大的多功能动态细胞器，可通过与众多细胞器互作进而影响细胞代谢。近期研究显示，伏马毒素生物合成关键酶定位于液泡，而破坏液泡可显著降低病原菌的伏马毒素产量。作为液泡与线粒体间的膜结合位点，液泡-线粒体补片（Vacuole and mitochondria patch, vCLAMP）在人类病原菌和模式生物酵母中有着较多的研究，然在植物病原菌中却鲜有相关报道。

近期，湖南农业大学植物保护学院园艺病害团队完成的题为“FvVam6 is associated with fungal development and fumonisin biosynthesis via vacuole morphology regulation in Fusarium verticillioides”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）2026年5期发表。

本研究首先构建了FvVam6基因缺失突变体和回补菌株。表型测定结果显示，与野生型菌株和回补菌株相比，ΔFvVam6在PDA培养基上的菌丝生长明显减慢，气生菌丝减少，分生孢子产量减少，分生孢子萌发率显著降低；将野生型菌株、ΔFvVam6及回补菌株接种到玉米苗茎秆后，突变体ΔFvVam6仅能在接种点周围形成较小的坏死斑；此外，相比于野生型菌株和回补突变体，ΔFvVam6对NaCl胁迫的耐受性增加，但对SDS胁迫的耐受性降低；透射电镜和荧光染色试验结果显示，ΔFvVam6中无典型的圆形大液泡且呈弥散状，而野生型菌株和回补菌株中均有大量圆形液泡；在毒素合成条件下，ΔFvVam6中伏马毒素合成关键基因表达水平与伏马毒素产量均显著低于野生型菌株。

Fig. 1 FvVam6 is important for vegetative growth, asexual development and virulence in Fusarium verticillioides

进一步分析发现，FvVam6蛋白序列包含4个结构域：CNH、Clathrin、Vps39-1和Vps39-2。通过构建不同结构域的缺失突变体发现，缺失Clathrin、Vps39-1和Vps39-2结构域会引起病原菌在生长发育、无性生殖及致病力方面不同程度的缺陷；此外，Clathrin、Vps39-1和Vps39-2还通过调控液泡形态进而影响病原菌的伏马毒素生物合成，而Clathrin和Vps39-2结构域则在此过程中发挥了主要作用。

Fig. 6 Functional analysis of the CNH, clathrin and Vps39 domains of FvVam6 in fungal development and virulence

Fig. 7 Deletion of the Vps39 and clathrin domains of FvVam6 leads to vacuole fragmentation

Fig. 8 Functional dissection of the CNH, clathrin and Vps39 domains of FvVam6 in fumonisin biosynthesis

该研究阐明了轮枝镰孢菌液泡-线粒体补片关键组分FvVam6对病原菌生长发育及毒素合成的调控作用，对农业生产中控制并降低伏马毒素污染及新型杀菌剂的研发具有重要理论价值。

湖南农业大学植物保护学院硕士生刘婕为该文章的第一作者，湖南农业大学植物保护学院周泽华博士和美国德州农大大学Won Bo Shim教授为该文章的共同通讯作者，南京农业大学植物保护学院钟山青年研究员张杰、美国加州大学旧金山分校博士后颜惠娟、湖南农业大学植物保护学院易图永教授共同参与了这项工作。

该研究得到了国家自然科学基金（32202354）和湖南省教育厅优秀青年基金（21B0222）等项目的资助。

点击链接查看全文：

FvVam6 is associated with fungal development and fumonisin biosynthesis via vacuole morphology regulation in Fusarium verticillioides - ScienceDirect

Cite the article:

Jie Liu, Jie Zhang, Huijuan Yan, Tuyong Yi, Won Bo Shim, Zehua Zhou. 2026. FvVam6 is associated with fungal development and fumonisin biosynthesis via vacuole morphology regulation in Fusarium verticillioides. Journal of Integrative Agriculture, 25(5): 1981-1991.

| 图文由作者团队提供

Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》, JIA）由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

→欢迎投稿→欢迎免费下载

欢迎加入JIA交流群

欢迎添加微信号(syy956281054)，加入JIA交流群。