中文标题：禾谷镰刀菌中硝基单加氧酶的功能分析

文章作者：张承启，刘叩晗，丁克坚，陈莉

发表单位：安徽农业大学植物保护学院

中文核心期刊：植物病理学报

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讨论与结论：

硝基单加氧酶于1951年首次从粗糙脉孢菌中分离得到，以硝基乙烷、1-硝基丙烷、2-硝基丙烷或3-硝基丙酸(3-NPA)为底物时催化活性较高。P3N与3-NPA在细胞中存在动态平衡，在植物，真菌和昆虫体内储存于多个糖苷酯中，并在酸性条件下水解释放。P3N是线粒体琥珀酸脱氢酶的强效抑制剂，能够导致机体ATP耗竭和氧化应激加剧。研究报道NMO能够使粗糙脉孢菌克服P3N的毒性，NMO基因缺失突变体在含有P3N的培养条件下，菌丝生长受到抑制，而粗糙脉孢菌野生型菌株在相同条件下生长不受影响；拟威尔酵母(Williopsissaturnus)也表现类似的现象。

本研究发现禾谷镰刀菌中5个NMO基因单敲突变体的菌落形态、生长速率以及致病力均没有发生明显变化，很可能是由于这些NMO之间存在部分功能冗余所导致，通过构建系统进化树(数据未呈现)，发现FgNMO2与FgNMO5、FgNMO1与FgNMO3存在功能冗余。但在稻瘟菌中则不同，基因缺失突变体Δnmo2的生长速率略有降低，气生菌丝减少，分生孢子产量与野生型相比明显降低，但是Δnmo2能像野生型一样穿透寄主表皮细胞，但菌丝在寄主细胞内的生长受到抑制，并且诱导了植物免疫反应，包括细胞沉积物的形成和寄主活性氧的爆发。然而，在禾谷镰刀菌中基因缺失突变体ΔFgNMO2和ΔFgNMO3的产孢量没有显著变化，但ΔFgNMO1、ΔFgNMO4以及ΔFgNMO5的分生孢子产量相比PH-1降低了约50%。突变体ΔFgNMO1-5对杀菌剂多菌灵、戊唑醇以及氰烯菌酯的敏感性均没有发生明显变化，表明禾谷镰刀菌的NMO未参与这三种杀菌剂的解毒代谢。通过融合GFP回补实验发现，禾谷镰刀菌中5个NMO在细胞内发挥催化反应的场所存在差异。有关于禾谷镰刀菌中NMO的生物学及其生化功能有待进一步研究。

研究结果：