资环院丨沈其荣院士团队PNAS揭示光信号调控真菌可变剪接的分子机制

近日，南京农业大学沈其荣院士团队在国际权威学术期刊PNAS发表了题为“Light controls gene functions through alternative splicing in fungi”的研究论文。该研究首次揭示了光信号通过可变剪接调控真菌基因功能的分子机制。

丝状真菌木霉（Trichoderma）在促进植物生长，防控土传病害等方面效果显著，已被广泛应用于农业生产中。提高木霉菌产孢效率和抗逆性，是降低菌种生产成本，进一步支撑和促进木霉菌推广和应用的重要途径。

真菌能够感知和响应生长环境的变化，光照作为最重要的环境信号之一，可通过基因转录调控影响真菌的生理和形态发育过程。可变剪接（Alternative splicing）是真核生物基因转录和翻译之间的关键步骤，是转录后重要的基因表达调控方式。已有研究表明，可变剪接在调控真菌生长发育等多种生物学过程中发挥着关键作用。然而，光照等环境信号对真菌可变剪接的影响及调控机制仍未知。

该研究发现，光照可通过光受体和MAPK HOG（Sak）信号通路调控木霉菌（T. guizhouense NJAU4742）等丝状真菌的可变剪接。特别在木霉菌中，蓝光能够通过蓝光受体BLR1介导的可变剪接调控抗氧化剂麦角硫因的生物合成以及无性分生孢子的生成。进一步研究发现，蓝光激活木霉菌MAPK HOG信号通路后，能促进丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶SRK1的表达和磷酸化。磷酸化的SRK1从细胞质转移至细胞核，并与下游关键剪接因子SRP1相互作用，从而调控可变剪接的效率（图1）。此外，SRK1与SRP1对蓝光诱导的产孢过程也至关重要。

图1   光信号调控木霉菌可变剪接的分子机制模式图

沈其荣院士团队此前系统解析了光照在基因转录水平调控木霉菌产孢效率和抗逆性的分子机制，在Environmental Microbiology（2021），Journal of Fungi（2022），mLife（2023）和PLoS Genetics（2024）等国际学术期刊上取得了系列研究进展。此次研究成果不仅阐述了真菌响应光信号过程中可变剪接的生物学功能，还首次完整揭示了真菌从外界光信号感应到可变剪接调控的完整信号通路，为理解真菌对环境信号的响应机制提供了新视角。

南京农业大学沈其荣院士、于振中教授和德国卡尔斯鲁厄理工学院Reinhard Fischer教授为论文共同通讯作者，青年研究员李逸凡博士为论文第一作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中国博士后科学基金、国家资助博士后研究人员计划和江苏省卓越博士后计划等项目的资助。