近日，中国农业科学院植物保护研究所经济作物真菌病害流行监测与防控创新团队在国际知名期刊《BMC生物学（BMC Biology）》上发表题为“ Verticillium dahliae  CFEM proteins manipulate host immunity and differentially contribute to virulence”的研究论文，揭示了大丽轮枝菌利用CFEM家族成员夺取寄主铁元素并逃逸免疫反应的进化机制。

真菌中特异存在一类含有CFEM（Common in Fungal Extracellular Membrane）结构域的小分子量富含半胱氨酸蛋白（SCPs），该结构域约有60个氨基酸、共有8个保守的半胱氨酸，且常见于真菌的胞外膜蛋白，并因此而得名。白色念珠菌CFEM蛋白可以从人血红蛋白中夺取铁元素而实现致病过程，但这类蛋白在植物病原菌的功能及作用机制尚未见报道。

在这项研究中，研究者首先分析了大丽轮枝菌9个CFEM家族成员操控寄主免疫反应的特性，发现其中2个成员（VdSCP76和VdSCP77）具有抑制多种激发子诱导免疫反应的功能。遗传变异分析发现，较其他7个成员，CFEM结构域中结合铁元素的保守位点天冬氨酸残基（D）在VdSCP76和VdSCP77中突变成了天冬酰胺残基（N）。进一步分析表明D型CEFM成员参与了铁元素应答生物学过程，而N型不参与；点突变实验证实，VdSCP76和VdSCP77的N突变为D之后则完全丧失了抑制免疫反应的功能。研究最后发现，CFEM家族铁元素结合位点突变导致了该家族成员毒力功能发生分化，VdSCP76和VdSCP77是重要的毒力因子，而其他成员则协同参与这一过程。

该研究首次发现定殖维管束的大丽轮枝菌利用CFEM家族蛋白从寡营养环境中夺取微量铁元素，寄主则激发免疫反应对抗这一过程；为维持自身夺取铁元素能力，2个CFEM成员铁元素结合位点发生了突变，进化为具有抑制免疫反应的效应子，从而实现病原菌掠夺寄主铁元素并逃逸免疫反应以促进侵染的生物学过程。

中国农业科学院植物保护研究所经济作物真菌病害监测与防控创新团队博士后王丹为论文第一作者，团队戴小枫研究员、陈捷胤研究员和美国加州大学戴维斯分校Krishna Subbarao教授为论文的共同通讯作者，该研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。

大丽轮枝菌N型和D型CFEM家族协同作用模型

原文链接：https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-022-01254-x