2021年9月4日，浙大農學院赤黴病防控研究團隊在New Phytologist上在線發表了題為“Plant defense compound triggers mycotoxin synthesis by regulating H2B ub1 and H3K4 me2/3 deposition”的研究論文。文章報道了在鐮刀菌侵染過程中，小麥中的防禦物質腐胺誘導鐮刀菌致病因子脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON毒素）合成的分子機製，為深入理解侵染過程中鐮刀菌DON毒素合成和病菌致病提供新視野。

　　在我國，由鐮刀菌（Fusarium graminearum）引起的赤黴病已成為當前影響小麥生產安全和麥類食品質量安全的首要病害。由於全球變暖、缺乏高抗品種、小麥-玉米的大麵積輪作、高產品種種植密度大、秸稈粗放還田等因素的影響，赤黴病成為我國長江中下遊和黃淮小麥主產區的常發性病害，造成嚴重的產量損失。此外，鐮刀菌在侵染小麥時產生真菌毒素脫氧雪腐鐮刀菌烯醇，簡稱嘔吐毒素（DON）。該真菌毒素不僅在侵染小麥過程中幫助鐮刀菌沿小麥穗軸進行病害擴展，而且能通過結合核糖體，抑製蛋白合成，損害動物和人類的免疫和生殖係統，引起嘔吐、腹瀉、神經紊亂、流產、死胎等健康問題。因此，探究鐮刀菌侵染小麥過程中，DON毒素的合成及調控機製對病原菌的致病機製和赤黴病防控都有十分重要的意義。

　　研究發現，鐮刀菌在侵染小麥時，植物體內的多胺合成途徑會被激活，其中代表性多胺腐胺作為植物脅迫應對物質，能夠響應侵染在植物體內積累。腐胺的累積會激活鐮刀菌中的轉錄因子FgAreA進核，進而促進H2B單泛素化的泛素連接酶FgBre1結合到DON毒素合成基因（FgTRIs）上，介導H2B單泛素化的發生。同時，H2B單泛素化的泛素結合酶FgRad6和連接酶FgBre1能夠通過招募H3K4甲基轉移酶複合體元件FgBre2，促進Bre2與H3K4甲基轉移酶FgSet1的互作，進而影響FgSet1的甲基轉移酶催化活性，促進H3K4 二三甲基化的發生，激活FgTRIs基因轉錄，促進DON毒素合成。

　　本研究解析了鐮刀菌在侵染中響應腐胺合成DON毒素的機製。目前，對DON毒素合成調控的研究主要集中在環境條件對DON毒素產量的影響，鮮少有研究探討侵染過程中鐮刀菌內DON毒素大量合成的分子機製。因此，本研究為全麵理解侵染過程中DON毒素的合成、病菌致病機製提供新視野。同時，在真核生物中，基因表達受多種表觀調控元件共同影響，本研究探討了兩種表觀調控因子協同參與靶基因轉錄調控的分子機理，為理解基因轉錄的發生、各表觀調控元件之間的互作提供新思路。

　　浙大農學院馬天鈴博士為第一作者，尹燕妮教授為通訊作者，馬忠華教授、武亮教授、美國農業部H. Corby Kistler教授參與了本項目的研究。本研究得到重點研發計劃、國家自然科學基金和現代農業產業技術體係等項目資助。