近日，西南大學農學與生物科技學院作物逆境生物學團隊青年教師王凡龍博士在國際知名學術期刊《Cell Reports》在線發表了題為“N terminus and C terminus of Arabidopsis P4-ATPase AtALA1 facilitate the detoxification of the mycotoxin deoxynivalenol in wheat”的研究論文，該研究深入解析了擬南芥P4-ATPase蛋白AtALA1通過N端與C端雙模塊的協同作用，促進包裹DON囊泡的形成，進而通過囊泡運輸實現細胞解毒的分子機制。

赤霉病（FHB）是一種嚴重威脅禾谷類作物的毀滅性病害，主要由禾谷鐮刀菌（Fusarium graminearum）引起。該病原菌產生的B型單端孢霉烯族毒素-脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）不僅是重要的致病因子，更是污染谷物、威脅全球食品安全的重要因素之一。前期研究發現，AtALA1介導的囊泡運輸能夠將DON包裹在囊泡中，并通過囊泡運輸途徑將其轉運至液泡，從實現細胞解毒（Wang et al., Nat Commun, 2021）。

該研究發現擬南芥P4-ATPase蛋白AtALA1能顯著提高小麥對FHB的抗性，而小麥中的同源蛋白TaALA1s卻無此功能。進一步研究顯示，AtALA1的N端模塊通過其獨特的[DE]nX1-2FXX[FL]XXXR基序與接頭蛋白AP-2的β亞基直接互作，介導網格蛋白依賴的囊泡形成；其C端的Tyr1122、Thr1138和Ser1142位點在DON刺激下會發生WNK10激酶依賴的磷酸化，進而驅動包裹毒素的囊泡向液泡的運輸。值得注意的是，[DE]nX1-2FXX[FL]XXXR基序在單子葉植物中的缺失可能是導致作物天然抗性缺陷的原因之一。該研究不僅闡明了植物膜轉運蛋白參與毒素解毒的新機制，更為開發抗病作物和保障糧食安全提供了創新思路。通過改造P4-ATPase的N/C端模塊，有望實現跨物種的抗毒素能力轉移，這對全球氣候多變背景下日益嚴重的農作物真菌毒素污染具有重要的戰略意義。

該論文的第一作者為西南大學農學與生物科技學院青年教師王凡龍博士，通訊作者為裴炎教授。南京農業大學馬正強教授以及學院作物逆境生物學團隊負責人范艷華研究員在論文修改與數據分析中提供了寶貴建議。

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https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115641