Adv Sci 华中农业大学陈小林教授团队和中国热科院环植所陈灯副研究员合作揭示Pan2-Pan3复合体介导的去腺苷酸化调控稻瘟菌致病的新机制。

　　 2026年1月20日，华中农业大学植物科学技术学院陈小林教授课题组联合中国热带农业科学院环境与植物保护研究所陈灯副研究员团队，在国际著名学术期刊Advanced Science上在线发表了题为Pan2-Pan3 Complex-Mediated Deadenylation Enforces mRNA Quality Control for Infection of the Rice Blast Fungus的研究论文。该研究首次系统揭示了Pan2-Pan3去腺苷酸化复合体通过调控mRNA质量控制，协调稻瘟菌附着胞成熟、自噬及代谢重编程的分子机制，为开发靶向RNA代谢的新型作物病害防控策略提供了全新靶点。

　　 稻瘟菌引发的稻瘟病是水稻生产中最具毁灭性的真菌病害之一，每年造成的产量损失可养活数亿人口。稻瘟菌成功侵染依赖于功能性附着胞的形成——通过积累膨压穿透寄主表皮，这一过程需要糖原/脂质动员、自噬激活、活性氧解毒等一系列精准协调的生物学事件。mRNA的多聚腺苷酸（poly(A)）尾缩短（去腺苷酸化）是真核生物mRNA命运调控的核心检查点，但该过程在真菌致病中的作用此前尚未被探索。

　　 Pan2-Pan3复合体的鉴定与功能验证

　　 研究团队通过同源序列分析，在稻瘟菌中鉴定出Pan2（MGG_17449）和Pan3（MGG_02939）两个保守亚基，二者形成功能性复合体并定位于P-body（mRNA降解与储存的关键细胞器）。酵母双杂交、免疫共沉淀及亚细胞定位实验证实，Pan2与Pan3存在直接相互作用，且在稻瘟菌菌丝、分生孢子、附着胞及侵染菌丝中均共定位。体外酶活实验表明，该复合体具有去腺苷酸化活性，可直接修剪mRNA的poly(A)尾。

　　 图1 Pan2-Pan3复合体的鉴定和互作分析

　　 Pan2-Pan3复合体调控稻瘟菌生长发育与致病力

　　 基因敲除实验显示，Pan2或Pan3单缺失突变体（Δpan2、Δpan3）及双缺失突变体（Δpan2Δpan3）的营养生长速率显著降低，菌落直径缩小，菌丝细胞长度变短。更重要的是，突变体的致病力严重受损——在大麦和水稻叶片上形成的病斑数量减少、面积缩小，侵染菌丝的分支能力显著下降。互补实验证实，回补Pan2或Pan3基因可完全恢复突变体的生长和致病表型，表明Pan2-Pan3复合体是稻瘟菌致病的必需因子。

　　 图2 Pan2和Pan3对稻瘟菌生长和产孢很关键

　　 Pan2-Pan3复合体介导附着胞成熟与自噬过程

　　 附着胞成熟是稻瘟菌侵染的关键步骤，需要充足的膨压积累和糖原/脂质代谢。研究发现，Δpan2、Δpan3及Δpan2Δpan3突变体的附着胞形成延迟，在高渗甘油处理下塌陷率显著升高，表明膨压积累缺陷。糖原染色和脂质染色结果显示，突变体附着胞中糖原和脂质的动员效率显著降低，证实Pan2-Pan3复合体调控侵染结构形成所需的物质代谢。自噬分析表明，突变体中GFP-Atg8标记的自噬体在液泡中的定位比例显著低于野生型，Western blot检测显示自噬通量受阻。这一结果表明，Pan2-Pan3复合体介导的去腺苷酸化对稻瘟菌自噬激活至关重要，而自噬缺陷进一步加剧了附着胞成熟障碍。

　　 图3 Pan2和Pan3是附着胞成熟所必需的

　　 Pan2-Pan3复合体调控P-body形成与mRNA质量控制

　　 P-body是mRNA降解和临时储存的核心场所，研究发现Pan2和Pan3均与P-body标记蛋白Lsm14-GFP共定位。Δpan2、Δpan3及Δpan2Δpan3突变体的P-body数量显著减少，而翻译抑制剂环己酰亚胺可进一步分散P-body，嘌呤霉素则促进其形成，证实Pan2-Pan3复合体是P-body生物发生所必需的。

　　 图4 Pan2和Pan3定位于P-body

　　 通过poly(A)-seq和转录组联合分析，研究鉴定出390个在Δpan2Δpan3突变体中poly(A)尾延长（≥5nt）且表达量升高的mRNA，其中包括18个已知的稻瘟菌致病相关基因。进一步验证发现，自噬调控基因ATG5、内质网质量控制基因GLS2及活性氧解毒基因DES1是Pan2-Pan3复合体的直接靶标——该复合体通过修剪这些mRNA的poly(A)尾，维持其稳定性并保障蛋白有效翻译，进而调控稻瘟菌的侵染能力。

　　 图5 Pan2-Pan3复合体调控自噬、内质网质控系统和活性氧解毒促进致病的机制

　　 病害防控新策略的潜在应用

　　 由于Pan2-Pan3复合体在真菌中高度保守，且植物中不存在同源复合体，该研究提出的靶向mRNA去腺苷酸化策略具有高度特异性和安全性。通过干扰Pan2-Pan3复合体功能，可同时阻断稻瘟菌附着胞成熟、自噬激活及代谢重编程等多个致病关键环节，为开发不易产生抗药性的新型杀菌剂提供了理想靶点。

　　 华中农业大学博士研究生吕子威、中国热带农业科学院热带生物技术研究所助理研究员冯筠庭及首尔国立大学硕士研究生周燊贤为共同第一作者，华中农业大学陈小林教授和中国热带农业科学院环境与植物保护研究所陈灯副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金等项目的支持。

　　 论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202518269

　　

期刊介绍：

　　

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Advanced Science 2025年影响因子为14.1，五年平均影响因子为15.6，期刊引文指标1.74，CiteScore 为 18.1。在 2025年中国科学院院文献情报中心期刊分区表中，Advanced Science 入选综合类期刊一区TOP。

　　
来源：Advanced Science