Cell子刊：南京农业大学李刚/张正光合作揭示作物“锁毒”抗病新策略

镰刀菌病原体利用真菌毒素作为毒力因子促进谷类作物病害进展，导致产量损失和食品污染。然而，真菌毒素如何与作物相互作用仍不清楚。

2026年9月25日，南京农业大学李刚、张正光共同通讯在GUT在线发表题为“Myo-inositol metabolism counteracts mycotoxin hijacking and confers broad resistance to fungal diseases in crops”的研究论文。该研究通过构建植物-毒素互作图谱，揭示了真菌毒素DON劫持作物中心代谢并促进病害扩展的机制，并进一步建立了由肌醇代谢驱动毒素“液泡隔离”的抗病新策略。

镰刀菌复合种是最具破坏性的真菌病原体之一，在全球范围内引起主粮作物的重大病害，如小麦和大麦的赤霉病（FHB）以及玉米的赤霉穗腐病（GER）。这些病害直接发生在结穗器官上，导致显著产量损失，并使籽粒受多种真菌毒素污染。在这些有害毒素中，B型单端孢霉烯族毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON，呕吐毒素）因其在食品和饲料产品中的高流行率及其对人和牲畜的毒性而受到特别关注。

DON还作为关键毒力因子促进病害进展，在真菌感染和真菌毒素积累之间形成恶性循环。因此，镰刀菌病害压力严重的谷物种植区往往与DON污染升高相关，使DON成为镰刀菌病害流行的实用指标。农艺实践和气候的变化进一步增加了镰刀菌病害和真菌毒素污染的频率，引发了对全球农业生产、粮食安全和公共卫生的重大关切。

机理模式图（图源自Cell Host & Microbe ）

在此，研究人员发现真菌毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）劫持多种小麦烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）⁺依赖性代谢酶，破坏糖酵解和三羧酸循环稳态，从而导致小麦赤霉病（FHB）易感性。在此背景下，我们鉴定出肌醇-1-磷酸合酶（MIPS）——一个DON相互作用因子——重定向肌醇-磷酸肌醇代谢，以磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PI(4,5)P₂）依赖性方式促进DON转运进入液泡。这种隔离作用抵消了DON的胞质劫持，防止宿主中心代谢破坏和FHB发展。

在小麦和玉米中提高MIPS表达可在田间试验中赋予对镰刀菌病害的广谱抗性且无农艺惩罚，挽救高达43%的产量损失并减少高达88%的籽粒中DON积累。该发现揭示了植物-真菌毒素相互作用中的代谢“劫持-抵消”框架，为改善作物抗病性和真菌毒素管理提供了稳健策略。

南京农业大学植物保护学院在读博士研究生夏小波、王渝华、黄楠和江苏省农业科学院何漪研究员为论文共同第一作者。南京农业大学植物保护学院稻麦真菌病害控制团队李刚教授为论文通讯作者，团队负责人张正光教授、南京农业大学植物保护学院王源超教授、扬州大学柏贵华教授、西北农林科技大学吴建辉教授、中国科学院分子植物卓越中心李大鹏教授、南京农业大学农学院王巍教授和高夕全教授等参与了本研究并提供重要指导。该研究得到了教育部基础学科和交叉学科突破计划先导项目、国家重点研发计划及江苏省杰出青年基金等项目支持。

参考消息：https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(26)00383-5