近日，基因中心科研團隊在期刊Journal of Hazardous Materials（中科院一區TOP, IF=12.2）在線發表了題為“An fusaric acid-based CRISPR library screen identifies MDH2 as a broad-spectrum regulator of Fusarium toxin-induced cell death”的研究論文，首次發現MDH2是多種鐮孢菌毒素細胞毒性的廣譜調控因子。基因中心為論文第一完成單位；聯合培養研究生施煒濤、蔬菜所姚春鵬副研究員、劉文華副研究員為論文共同第一作者，張曉愛副研究員和魏文康研究員為論文共同通訊作者。

　　鐮孢菌酸（Fusaric acid,FA）是尖鐮孢菌（Fusarium oxysporum）、禾穀鐮孢菌 (Fusarium graminearum)等多種鐮孢菌引發農作物枯萎、根腐和莖腐病害的重要致病毒素，也是廣泛汙染農產品及倉儲飼料的主要真菌毒素。FA還能與脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（deoxynivalenol, DON）、T-2毒素（T-2 toxin）和伏馬菌素B1（fumonisin B1, FB1）等其它鐮孢菌毒素產生協同作用，增強它們的毒性。因此，FA對人類和動植物健康的潛在威脅一直是合作團隊研究和關注的焦點。

　　在本研究中，合作團隊利用全基因組CRISPR敲除文庫技術，篩選獲得了FA誘導細胞毒性效應相關的關鍵基因和信號通路。結合單基因敲除驗證等技術，發現蘋果酸脫氫酶2（MDH2）和丙酮酸脫氫酶E1β亞基（PDHB）是導致FA誘導細胞死亡的關鍵蛋白。MDH2和PDHB的敲除能減少FA引起的細胞死亡、活性氧（ROS）的產生以及caspase-3和HIF-1α的表達水平。此外，通過流式分析發現，MDH2的敲除而非PDHB的敲除，能夠降低多種鐮刀菌毒素（DON、ZEA、T-2和FB1）引起的細胞凋亡和活性氧的積累。MDH2的抑製劑LW6同樣能夠減少這些毒素的毒性。本研究首次揭示MDH2是多種鐮刀菌毒素（包括FA、DON、ZEA、T-2和FB1）誘導細胞死亡和氧化應激的共同調控因子，為廣譜防治鐮孢菌毒素引起的毒性提供了新的思路，並為基因編輯抗病育種提供了基因資源。

　　該研究得到國家自然科學基金、豬禽種業全國重點實驗室項目和華南應用微生物學國家重點實驗室項目和GDAAS協同創新中心項目的支持。

　　原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389424025160

MDH2是鐮刀菌毒素誘導細胞毒性的廣譜調控因子