近日，澳门新葡京网址 植物免疫研究团队在Nature Communications期刊在线发表了题为“Vacuolar iron transporters mediate resistance to triadimefon in plant pathogenic fungi”的研究论文，揭示了条锈菌通过液泡铁转运蛋白介导胞内 “铁解毒” 来抵抗杀菌剂的非靶标抗药新机制。该研究打破了局限于 “靶标基因突变” 的传统认知，阐明了病原菌通过提升“铁解毒”能力抵抗杀菌剂的新机制，为抗药性病害防控和新型杀菌剂研发提供了全新思路。
小麦条锈病是严重威胁全球粮食安全的重大气传病害。在我国以三唑酮为代表的DMI类杀菌剂是防控该病的主力药剂。然而，长期单一用药导致条锈菌抗药性日益增强。传统理论认为，抗性主要源于靶标基因Cyp51的突变。但研究团队在田间监测中发现，越来越多具有三唑酮抗性的条锈菌既无Cyp51突变，其表达量也未显著改变，从而推测可能存在一条独立于Cyp51的非靶标抗药新途径。
为挖掘这一隐藏机制，研究团队利用低抗且无Cyp51突变的分离株与高敏感株进行人工杂交，构建了表型分离明确的F2代群体。通过混池测序（BSA-seq）与转录组测序（RNA-seq），将抗性位点精准锁定在第6号染色体上，确定了三个编码液泡铁转运蛋白的同源基因—PstCCC1.1、PstCCC1.2和PstCCC1.3为抗性的核心候选基因。这些基因在药剂胁迫下显著上调，且在共表达网络中处于枢纽位置。
研究发现，三唑酮处理会打破条锈菌细胞内的铁稳态，导致剧毒的亚铁离子在细胞质中异常富集，诱发大量活性氧并造成细胞氧化性死亡。而抗性菌株中的PstCCC1.2和PstCCC1.3发生了关键的自然非同义突变。微量热泳动（MST）和等温滴定微量热（ITC）分析证实，这些突变显著提升了蛋白结合亚铁离子的亲和力，使其能更高效地将有毒铁离子转运至液泡隔离，从而阻断致死性氧化损伤，使病菌在杀菌剂胁迫下存活。
这种由液泡铁转运蛋白点突变介导的抗药机制并非条锈菌独有。研究团队在引发小麦赤霉病的禾谷镰刀菌中引入对应位点突变后，同样观察到细胞质铁含量显著降低及DMI杀菌剂抗性急剧提升。这表明通过调节液泡铁转运通路进行解毒，是真菌界高度保守的适应性进化策略，也为跨物种的抗药性监测和防控提供了理论依据。
该研究首次将液泡铁转运蛋白鉴定为跨真菌物种的三唑类杀菌剂抗性的关键驱动因素，揭示了一种由 “铁解毒” 介导且独立于传统靶标Cyp51的杀菌剂抗性机制。这一发现不仅确立了真菌抗药性研究的新范式，也为生产实践指明了破局方向：未来将DMI杀菌剂与铁制剂联合使用，或直接针对液泡铁转运蛋白开发新型抑制剂，有望成为克服真菌抗药性危机、延长经典杀菌剂寿命的前沿策略。
PstCCC1介导的条锈菌对三唑酮抗性机制模式图
澳门新葡京网址 博士后纪凡、杜友伟及硕士研究生刘亚宁为该论文共同第一作者，詹刚明教授、康振生院士及郭军教授为论文共同通讯作者。澳门新葡京网址 黄丽丽教授给予了重要指导，江聪教授、苗建强研究员、曾庆东教授、我校生命科学学院张余周教授以及浙江大学马忠华教授为该研究提供了重要支持。作物抗逆与高效生产全国重点实验室黄雪玲、赵华、周晓娜等老师提供了技术支持。该研究得到了国家自然科学基金和中国博士后科学基金等项目的资助。
原文链接：//doi.org/10.1038/s41467-026-72157-6
编辑：刘小凤
审核：赵 磊
