近年來(lái)，由蟲草生齒梗孢Calcarisporium cordycipiticola引起的蛹蟲草“白毛病”在各大產(chǎn)區(qū)時(shí)有發(fā)生，缺乏有效的防控方法，給生產(chǎn)帶來(lái)較大的風(fēng)險(xiǎn)，并帶來(lái)食用安全風(fēng)險(xiǎn)。蟲草生齒梗孢是典型的菌寄生真菌，致病機(jī)理缺乏深入研究。

水平基因轉(zhuǎn)移（Horizontal gene transfer，HGT）指不同物種個(gè)體之間或任何跨越生殖隔離障礙的基因交流，其有助于真菌生態(tài)位的適應(yīng)，也是病原真菌毒力進(jìn)化的重要推動(dòng)力。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所董彩虹團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期堅(jiān)持蛹蟲草“白毛病”病害的研究，研究中發(fā)現(xiàn)蟲草生齒梗孢在侵染蛹蟲草的初期,上調(diào)表達(dá)差異倍數(shù)較大的少數(shù)基因，存在基因樹與物種樹不一致的現(xiàn)象，推測(cè)其可能來(lái)源于水平基因轉(zhuǎn)移。通過(guò)對(duì)蟲草生齒梗孢全基因組10,448個(gè)蛋白分析，發(fā)現(xiàn)10個(gè)可能的水平基因轉(zhuǎn)移事件，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，確認(rèn)了與致病相關(guān)的水平轉(zhuǎn)移起源基因Cccyt。系統(tǒng)發(fā)育分析和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)檢驗(yàn)證實(shí)蟲草生齒梗孢Cccyt為水平轉(zhuǎn)移起源基因，推測(cè)由放線菌轉(zhuǎn)移至蟲草生齒梗孢中；GC含量、密碼子偏好性和近緣物種基因共線性分析進(jìn)一步證實(shí)其為水平轉(zhuǎn)移起源基因。CcCYT 蛋白分子量12 kDa，含有信號(hào)肽，為親水性分泌蛋白，無(wú)跨膜區(qū)，2個(gè)半胱氨酸殘基可以形成穩(wěn)定的二硫鍵，為典型的效應(yīng)因子（Effector）。

Fig. 6. Protein CcCYT can bind the cell septa and peripheral, and the cytoplasm of the deformed hyphal cells of Cordyceps militaris.

進(jìn)一步對(duì)水平轉(zhuǎn)移基因Cccyt在病原真菌致病中的作用及機(jī)制進(jìn)行研究。紅色熒光標(biāo)記證實(shí)Cccyt定位在蟲草生齒梗孢的細(xì)胞壁上，Cccyt基因缺失不影響其正常生長(zhǎng)，但是病情指數(shù)分別比野生型菌株降低59.41%和38.1%，異源表達(dá)CcCYT蛋白對(duì)蛹蟲草菌絲生長(zhǎng)和孢子萌發(fā)有顯著的抑制作用，證實(shí)水平轉(zhuǎn)移起源基因Cccyt在蟲草生齒梗孢致病中發(fā)揮作用。

通過(guò)構(gòu)建CcCYT：RFP融合菌株，發(fā)現(xiàn)侵染過(guò)程中CcCYT結(jié)合蛹蟲草細(xì)胞隔膜和細(xì)胞壁； Pull-down技術(shù)結(jié)合質(zhì)譜分析釣取CcCYT與蛹蟲草互作的蛋白，GST-Pull-down技術(shù)進(jìn)一步驗(yàn)證了CcCYT與蛹蟲草熱休克蛋白CmHSP90互作，CmHSP90響應(yīng)蟲草生齒梗孢的侵染，CcCYT可能抑制由CmHSP90介導(dǎo)的蛹蟲草免疫應(yīng)答。

Fig. 8. Confirmation of the interaction between CcCYT and CmHSP90 by GST pull-down assay. 

該研究近日以題為“Horizontal gene transfer of Cccyt contributes to virulence of mycoparasite Calcarisporium cordycipiticola by interacting with a host heat shock protein”在International Journal of Biological Macromolecules雜志（中科院一區(qū)）發(fā)表，博士后徐巖巖為第一作者。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所劉鋼研究員和潘園園副研究員在蛋白異源表達(dá)、劉景芳老師在pull-down互作蛋白質(zhì)譜鑒定方面提供了幫助。本研究為該團(tuán)隊(duì)蛹蟲草病害系列研究的一部分，為解析蟲草生齒梗孢致病機(jī)理和蛹蟲草病害防控提供依據(jù)，為菌寄生真菌的致病機(jī)理研究提供參考，同時(shí)為多細(xì)胞真核生物水平基因轉(zhuǎn)移提供功能性證據(jù)。