张永军团队在生防真菌与宿主昆虫互作方面发表系列研究成果

近两年，张永军教授带领生防微生物创新团队在解析昆虫生防真菌穿透宿主体壁、适应宿主内环境以及与逃避宿主免疫防御分子机理等方面取得系列研究进展，在国际知名期刊《Environmental Microbiology》(IF₂₀₂₀=5.491)上连续发表多篇研究论文。

1. 发现MADS-box转录因子MCM1调控降解昆虫体壁水解酶的产生

病原真菌穿透宿主体壁是成功侵染的关键，也是真菌病理学的研究热点之一。该研究以昆虫生防真菌球孢白僵菌为代表，聚焦穿透昆虫体壁的调控机制开展研究。基于前期发现的Fus3/Kss1 MAPK-Ste12介导病原真菌穿透宿主体壁的线索，解析了与Ste12互作的MADS-box蛋白Mcm1调控生防性状与穿透体壁的关系，发现Mcm1具有独立的转录调控作用，调控细胞周期、真菌发育、细胞完整性和毒力。首次报道Mcm1调控真菌降解昆虫体壁蛋白酶和几丁酶基因的表达，影响穿透昆虫体壁及侵染致病。该研究为揭示病原真菌穿透昆虫体壁的调控机制提供了新线索。研究结果以“MADS-box transcription factor Mcm1 controls cell cycle, fungal development, cell integrity and virulence in the filamentous insect pathogenic fungus Beauveria bassiana”为题发表在国际知名期刊《Environmental Microbiology》(2019, 21(9): 3392–3416)发表论文。该研究得到国家重点研发计划(2017YFD0200400)和重庆市基础科学与前沿技术研究重点项目(cstc2017jcyjBX0067)资助，博士研究生赵鑫和已毕业硕士研究生杨兴菊为共同第一作者，张永军教授为通讯作者。

论文链接：https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1462-2920.14629。

2. 发现一个Zn(II)₂Cys₆转录因子调控白僵菌细胞膜完整性和毒力

细胞膜/细胞壁是真菌应对逆境胁迫的关键保护屏障，对病原真菌在感染宿主过程中的理化适应扮演重要角色。课题组通过全基因组共表达网络分析鉴定了一个胁迫调控相关Zn(II)2Cys6家族转录因子BbThm1。研究发现，BbThm1主要通过调控细胞膜麦角固醇脂类的合成介导真菌细胞膜的完整性，是介导真菌极性生长、逆境胁迫适应、致病侵染等进程的一个关键调控因子。研究成果以题为“The Thm1 Zn(II)₂Cys₆ transcription factor contributes to heat, membrane integrity and virulence in the insect pathogenic fungus Beauveria bassiana”发表在《Environmental Microbiology》(2019, 21(8): 3153–3171)上，西南大学和美国佛罗里达大学联合培养的博士研究生黄帅帅为第一作者，Nemat O. Keyhani教授和张永军教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2017YFD0200400)和国家自然科学基金(No. 31872026)的资助。

3. 揭示了真菌适应昆虫血腔低氧环境的一种新机制

昆虫病原真菌穿入宿主体腔后，将面临昆虫血腔低氧环境胁迫，而有关病原真菌适应宿主低氧环境的机制尚不明晰。课题组前期发现，HOG1 MAPK途径一个下游基因编码蛋白BbOhmm定位于线粒体膜，负介导氧化胁迫反应和毒力(He et al., 2015, Environmental Microbiology, 17 (11): 4213–4238)。进一步研究发现，BbOhmm通过介导线粒体功能影响胞内活性氧水平，与胞外氧分子水平协调调控固醇结合原件蛋白BbSre1转录活性，进而调控线粒体铁离子稳态、血红素合成和呼吸链相关基因的表达，介导病原真菌适应宿主低氧环境。研究成果不仅为病原菌与宿主互作机制提供了新线索，同时为HOG1途径调控真菌线粒体功能介导逆境适应性提供了新的理论支撑。该成果以“The fungal mitochondrial membrane protein, BbOhmm, antagonistically controls hypoxia tolerance”为题目在国际知名刊物《Environmental Microbiology》(2020, 22 (7): 2514–2535)发表。该研究得到了国家重点研发计划(2017YFD0200400)和国家自然科学基金(No. 31872026)和(No. 31371993)的资助。博士后何张江、赵鑫和硕士研究生高易菲为共同第一作者，张永军教授为通讯作者。

论文链接：https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1462-2920.14910。

4. 发现生防真菌特异分泌的Laccase 2在逃避昆虫免疫反应过程中扮演了多功能角色

昆虫病原真菌侵染菌丝进入昆虫血腔后，特化成表面具有一层由蛋白质组成的“刷状”突起结构的芽生孢子(也称之为虫菌体)，逃避宿主的免疫识别和防御。课题组研究发现，虫菌体表面特化的突起结构主要由表面蛋白组成(Yang et al., 2017, Fungal Genet. Biol. 99:13-25)。本研究解析了其中一个表面蛋白Laccase 2 (命名为BbLac2)的功能，发现该蛋白除参与抑制免疫反应的次级代谢产物卵孢菌素合成外，还分泌到胞外解毒免疫反应产生的ROS活性，而且通过竞争酚氧化酶(PO)底物-酚类物质而干扰PO介导的级联免疫反应。此外，BbLac2还作为一种细胞表面蛋白，“隐蔽”了病原菌表面的病原相关分子模式(PAMPs)，有利于其逃避宿主的免疫识别。该研究结果揭示了病原真菌逃避免疫反应的新策略，即分泌的Laccase 2在逃避昆虫免疫防御中扮演了多功能的角色。研究成果以“Multifunctional role of a fungal pathogen-secreted laccase 2 in evasion of insect immune defense”为题发表在《Environmental Microbiology》(2021, 23(2): 1256–1274)。博士研究生鲁卓越、邓娟、王慧芳和赵鑫为共同第一作者，张永军为通讯作者。该研究受国家自然科学基金（No. 31672080）和国家重点研发计划（No. 2017YFD0200400）的资助。

论文链接：https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1462-2920.15378。

5. 解析了一个新的真菌特异的转录因子BbStf1负调控氧化胁迫反应和毒力

真菌基因组中存在一类真菌特异的转录因子(Fungal specific transcription factors，FsTFs)，但此类转录因子的功能大多未知。课题组在解析真菌FsTFs过程中，发现一个具有亮氨酸拉链二聚化结构域(ZIP_Sip4)和真菌转录因子调节中间同源结构域(fungal_TF_MHR domain)的新型真菌特异转录因子BbStf1 (B. bassiana stress tolerant transcription factor 1)负调控氧化胁迫反应、细胞壁完整性和毒力。研究表明，BbStf1通过负调控白僵菌抗氧化酶POD、SOD和谷胱甘肽氧化-还原系统以及细胞壁组成，负介导白僵菌氧化胁迫反应和细胞壁完整性，增强菌株适应宿主环境及抗逆性能，促进白僵菌在昆虫血腔内增殖，进而增强菌株毒力。该研究成果为改良和提升生防真菌应用效果提供了理论支撑，以题为“A novel transcription factor negatively regulates antioxidant response, cell wall integrity and virulence in the fungal insect pathogen, Beauveria bassiana”发表在《Environmental Microbiology》(2021, 23(9):4908–4924)上。博士后赵鑫、黄帅帅和已毕业硕士研究生罗廷英为共同第一作者，张永军教授为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2017YFD0200400)和国家自然科学基金(No. 31872026)的资助。

论文链接：https://sfamjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1462-2920.15397。