2022年8月24日，国际学术期刊mBio在线发表了王成树研究组题为“Orchestrated biosynthesis of the secondary metabolite cocktails enables the producing fungus to combat diverse bacteria”的研究论文。该工作报道了罗伯茨绿僵菌基因组编码的一个“超级”次级代谢基因簇受同一转录因子调控，协同合成结构不同的四类化合物小分子而联合拮抗不同细菌的化学生态学机制。

　　不同昆虫病原真菌基因组编码数量不等次级代谢基因簇，每个基因簇常包括一个簇内转录因子，调控合成一种或一类结构相似的聚酮、非核糖体多肽或萜类等化合物。多个基因簇紧密相连、协同调控合成不同类别化合物的现象仍鲜有报道。

　　该论文研究发现罗伯茨绿僵菌基因组编码一个 “超级”基因簇含有三个次级代谢基因簇，即聚酮合酶mUstP、聚酮合成酶-非核糖体多肽合成酶mPsoA和萜合酶mFmaA亚基因簇，这些亚基因簇同时受转录因子UpmR调控。分析表明mUstP亚基因簇同稻曲病的绿核菌素Ustilaginoidins合成基因簇高度同源；mPsoA和mFmaA亚基因簇中的基因交互分布，同烟曲霉的PsoA和FmaA基因簇成员同源，但mFmaA亚簇中丢失了多个基因。

　　不同基因缺失，化合物分离与结构鉴定表明，mUstP簇负责合成萘并-?-吡喃酮(naphtho-γ-pyrone)二聚体Ustilaginoidin D，同时在超簇以外的糖基/甲基转移酶基因MrGT1/MrMT1作用下，合成萘并-?-吡喃酮单体类的糖苷分子indigotides；mPsoA和mFmaA亚基因簇分别合成聚酮类化合物pseurotins和萜类小分子12-hydroxy-ovalicin (又称mer-f3)。UpmR基因缺失、过表达，以及不同主基因缺失等不影响绿僵菌的杀虫毒力，但显著影响绿僵菌拮抗不同细菌的能力，不同结构化合物的同时合成，表现出“鸡尾酒”效应的叠加及增效抗菌活性，从而提高绿僵菌的环境适应性。

　　该项工作揭示了丝状真菌次级代谢化合物合成调控及化学生态学功能的新机制。

　　中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究生孙岩磊同学和陈波博士为共同第一作者，王成树研究员为通讯作者。本研究得到国家基金委创新群体和中国科学院前沿科学重点研究计划等项目资助。

　　论文链接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.01800-22

绿僵菌UpmR超级基因簇协同合成四类化合物的模式图