近年來，由蟲草生齒梗孢Calcarisporium cordycipiticola引起的蛹蟲草“白毛病”在各大產(chǎn)區(qū)時有發(fā)生，缺乏有效的防控方法，給生產(chǎn)帶來較大的風(fēng)險，并帶來食用安全風(fēng)險。蟲草生齒梗孢是典型的菌寄生真菌，致病機理缺乏深入研究。

水平基因轉(zhuǎn)移（Horizontal gene transfer，HGT）指不同物種個體之間或任何跨越生殖隔離障礙的基因交流，其有助于真菌生態(tài)位的適應(yīng)，也是病原真菌毒力進化的重要推動力。中國科學(xué)院微生物研究所董彩虹團隊長期堅持蛹蟲草“白毛病”病害的研究，研究中發(fā)現(xiàn)蟲草生齒梗孢在侵染蛹蟲草的初期,上調(diào)表達差異倍數(shù)較大的少數(shù)基因，存在基因樹與物種樹不一致的現(xiàn)象，推測其可能來源于水平基因轉(zhuǎn)移。通過對蟲草生齒梗孢全基因組10,448個蛋白分析，發(fā)現(xiàn)10個可能的水平基因轉(zhuǎn)移事件，結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，確認了與致病相關(guān)的水平轉(zhuǎn)移起源基因Cccyt。系統(tǒng)發(fā)育分析和拓撲結(jié)構(gòu)檢驗證實蟲草生齒梗孢Cccyt為水平轉(zhuǎn)移起源基因，推測由放線菌轉(zhuǎn)移至蟲草生齒梗孢中；GC含量、密碼子偏好性和近緣物種基因共線性分析進一步證實其為水平轉(zhuǎn)移起源基因。CcCYT 蛋白分子量12 kDa，含有信號肽，為親水性分泌蛋白，無跨膜區(qū)，2個半胱氨酸殘基可以形成穩(wěn)定的二硫鍵，為典型的效應(yīng)因子（Effector）。

Fig. 6. Protein CcCYT can bind the cell septa and peripheral, and the cytoplasm of the deformed hyphal cells of Cordyceps militaris.

進一步對水平轉(zhuǎn)移基因Cccyt在病原真菌致病中的作用及機制進行研究。紅色熒光標記證實Cccyt定位在蟲草生齒梗孢的細胞壁上，Cccyt基因缺失不影響其正常生長，但是病情指數(shù)分別比野生型菌株降低59.41%和38.1%，異源表達CcCYT蛋白對蛹蟲草菌絲生長和孢子萌發(fā)有顯著的抑制作用，證實水平轉(zhuǎn)移起源基因Cccyt在蟲草生齒梗孢致病中發(fā)揮作用。

通過構(gòu)建CcCYT：RFP融合菌株，發(fā)現(xiàn)侵染過程中CcCYT結(jié)合蛹蟲草細胞隔膜和細胞壁； Pull-down技術(shù)結(jié)合質(zhì)譜分析釣取CcCYT與蛹蟲草互作的蛋白，GST-Pull-down技術(shù)進一步驗證了CcCYT與蛹蟲草熱休克蛋白CmHSP90互作，CmHSP90響應(yīng)蟲草生齒梗孢的侵染，CcCYT可能抑制由CmHSP90介導(dǎo)的蛹蟲草免疫應(yīng)答。

Fig. 8. Confirmation of the interaction between CcCYT and CmHSP90 by GST pull-down assay. 

該研究近日以題為“Horizontal gene transfer of Cccyt contributes to virulence of mycoparasite Calcarisporium cordycipiticola by interacting with a host heat shock protein”在International Journal of Biological Macromolecules雜志（中科院一區(qū)）發(fā)表，博士后徐巖巖為第一作者。中國科學(xué)院微生物研究所劉鋼研究員和潘園園副研究員在蛋白異源表達、劉景芳老師在pull-down互作蛋白質(zhì)譜鑒定方面提供了幫助。本研究為該團隊蛹蟲草病害系列研究的一部分，為解析蟲草生齒梗孢致病機理和蛹蟲草病害防控提供依據(jù)，為菌寄生真菌的致病機理研究提供參考，同時為多細胞真核生物水平基因轉(zhuǎn)移提供功能性證據(jù)。