真菌生物钟：对抗植物病害的潜在靶标

尖孢镰刀菌是一种土壤传播的真菌病原体，可引起一组严重的植物病害，称为枯萎病。作为全球经济上最重要的植物病原体之一，它可以感染数百种物种，包括西红柿、香蕉、棉花和甜瓜等主要作物，导致枯萎、发育迟缓和植物死亡。了解尖孢镰刀菌如何克服宿主防御以增加致病性对于减轻其农业影响至关重要

现在，由中国科学院微生物研究所（CAS）刘晓教授领导的一个科学家团队发现了这种真菌的昼夜节律时钟与其致病性之间的关键联系，为尖孢镰刀菌如何适应宿主环境提供了新的见解。该研究表明，昼夜节律钟在调节真菌对锌饥饿的反应（一种核心的植物防御策略）以及控制次生代谢方面起着关键作用，从而增强其毒力

这些发现为宿主-病原体相互作用提供了新的视角，于3月28日发表在《科学进展》上

本研究证实了尖孢镰刀菌中存在一个功能性昼夜节律钟，其特征是涉及转录因子FoWC1、FoWC2和核心时钟蛋白FoFRQ的负反馈回路。在参与昼夜节律振荡器的多个FoFRQ基因中，Fofrq1被确定为主要调节因子

研究人员利用时钟缺陷型真菌突变体证明，昼夜节律钟基因对病原体的毒力至关重要。其他实验表明，真菌的毒力在时钟控制下每天都在变化，这意味着真菌感染植物的能力会根据一天中的时间而波动

时间序列转录组分析进一步揭示了许多基因的节律性表达模式，特别是转录因子和代谢基因，其中一些与已知的致病因子重叠。这些受时钟调节的途径有助于尖孢镰刀菌减轻锌饥饿压力，并促进富马酸的产生，这是一种增强其传染性的关键植物毒素

这项研究强调了真菌昼夜节律钟在协调发病机制和宿主入侵中的重要作用，为作物保护的创新方法铺平了道路 More information: Qiaojia Lu et al, Circadian clock is critical for fungal pathogenesis by regulating zinc starvation response and secondary metabolism, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ads1341

Journal information: Science Advances