玉米大斑病菌Setosphaeria turcica是一种半活体寄生子囊真菌，可以侵染玉米、高粱和苏丹草等植物，形成水浸状灰褐色病斑，从而影响了植物光合作用进而降低产量。由玉米大斑病菌引起的北方玉米叶枯病是世界玉米产区严重威胁玉米生产的真菌性病害，我国以东北、华北北部、西北和南方山区的冷凉玉米产区发病较重。对玉米大斑病菌致病机制的研究为病害的防控提供了理论基础及新的作用靶标，具有重要的意义。漆酶是一种重要的多酚氧化酶，因其蛋白结构中含有多个多铜氧化酶保守结构域，广泛存在于植物、微生物、昆虫等多种生物中。研究发现真菌中的漆酶多以基因家族形式存在，编码不同活性的同工酶，参与真菌形态建成、宿主与病原互作、合成色素、应激反应等多种重要生物学过程。玉米大斑病菌基因组中存在9个漆酶基因，其基因功能及相互关系尚未得到解析。

近期，我室作物抗病性研究及应用创新团队完成的题为“Characterization of laccase gene StLAC6 involved in the pathogenicity and peroxisome function in Setosphaeria turcica”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 在线发表。该文章研究了玉米大斑病菌漆酶StLAC6的功能。

研究利用同源重组技术创制StLAC6基因敲除突变体，对其功能进行解析发现StLAC6基因缺失后对玉米大斑病菌的生长、菌丝形态和侵染能力没有显著影响，但突变体菌丝中的过氧化物酶体形态功能异常，且酚类化合物和黑色素含量合成增加。该课题组前期研究玉米大斑病菌另外一个漆酶基因StLAC2的功能，发现其敲除导致了黑色素合成受阻且侵染能力降低，这与本研究中StLAC6的功能具有明显区别。同时发现StLAC6敲除突变体对吡唑醚菌酯等多种常见杀菌剂的敏感性增加，表明漆酶可能参与了病菌对杀菌剂的抗性。在StLAC6缺失后，玉米大斑病菌的其他漆酶基因表达水平也发生了显着变化，说明漆酶基因家族成员间存在功能的互补。

Fig. 3 The pathogenicity of StLAC6 knockout mutants. A, Leaf infection inoculated by strains observed after 4, 7 and 14 days post inoculation. WT, wild type strain Setosphaeria turcica 01-23; ΔStLAC6-1 and ΔStLAC6-2, the StLAC6 knockout mutants; CK, sterile water. B, the conidia germination and penetration of the conidia of each strain cultured on the the surface of cellophane membrane, for 3, 6, 12, 24h. GT, germ tuber; AP, appressorium; P, penetration peg; H, infected hypha. C, the bioactivity of toxin extracted from strain culture medium. CK, methanol.

Fig. 4 The abnormality of peroxisome caused by the knockout of StLAC6. A. The hyphae ultrastructure of strains. pe: peroxisome; m: mitochondria; N: nucleus; CW: cell wall. B. The lipid droplets in the hyphae stained with red oil O. WT, wild type strain Setosphaeria turcica 01-23; ΔStLAC6-1 and ΔStLAC6-2, the StLAC6 knockout mutants.

   我室抗病性研究及应用创新团队董金皋教授和曹志艳研究员为该文章的通讯作者，自主研究课题主持人刘宁副教授和张倩倩研究生为该文章第一作者。该研究得到了国家自然科学基金（31901827）、国家现代农业产业技术体系项目（CARS-02）、河北省自然科学基金（C2020204039）和引进留学人员资助项目（C20190508）的资助。