世界范围内，每年由于真菌感染产生的作物损失至少达1.25亿吨，包括水稻、小麦、玉米、大豆和马铃薯，这些粮食作物足够养活6亿人。真菌不仅在作物生长阶段、在农作物收割后的阶段，包括农产品存储期间、运输过程中或是在消费者手中等，都会带来大量损失。另外，一些真菌产生的霉菌有毒物可导致人类和动物患病、甚至死亡。农民使用真菌杀剂来防治真菌感染，但是不能保证100%有效，并且消费者需要的是不含杀虫剂的作物产品。
同人类相类似，植物也进化出防御机制来保护自身免受真菌侵袭。目前，西班牙农业基因研究中心（Centre for Research in Agricultural Genomics，CRAG）的一个团队发现了一个叫作“小型类泛素修饰蛋白调节机制（SUMOylation）”，通过调控植物中蛋白的活动从而保护植物免受真菌感染，研究结果已发表在专业期刊《分子植物》（Molecular Plant） 。该研究项目是由西班牙国家研究委员会（CSIC）研究员玛利亚·罗伊斯（Maria Lois）团队和玛利亚·可卡（María Coca）研究团队合作完成。玛利亚·罗伊斯（Maria Lois）是蛋白调节研究专家，玛利亚·可卡（María Coca）是植物真菌感染免疫反应研究专家。据玛利亚·罗伊斯解释，这一研究成果可用来开发作物防治新战略，保护农作物免受真菌感染。
小型类泛素修饰蛋白结合其他分子蛋白（SUMOylation），是诸多分子功能的一个关键过程。例如，动物的某些癌症、神经组织退化疾病就与SUMOylation缺陷有关。就植物而言，小型类泛素修饰蛋白与其他蛋白结合，能够调节植物生长以及植物自身对环境压力的反应。然而，科学家很难对SUMOylation的作用进行研究，因为完全阻滞该调节进程会在种子期造成植物死亡。为了克服这些问题，玛利亚·罗伊斯研究小组利用基因工程技术在植物中引入一个蛋白质小片段来部分阻滞SUMOylation，并且保证植物可正常生长。通过这一手段，研究人员发现，SUMOylation受到破坏的植物表现得更容易受死体营养型真菌的感染，如灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）和短小芽孢杆菌（Plectosphaerella cucumerina）。这两种真菌会造成植物死亡，然后以坏死的组织为食。灰葡萄孢菌是一种地域分布广泛的真菌，能感染各种植物。例如，这种真菌会致使酿酒用葡萄得贵腐病和灰霉病，影响葡萄酒质量。短小芽孢杆菌是一种重要的研究模型真菌，可感染诸如甜瓜之类的蔬菜作物。
另外，研究人员观察到，受真菌感染植物中的小型类泛素修饰蛋白很快减少了，表明作为致病机制的一部分，死体营养真菌能够使小型类泛素修饰蛋白减少。
玛利亚·罗伊斯研究团队设计的部分阻滞SUMOylation策略是整个研究项目的关键，科学家期望该策略能开展得更为深入。这一新方法能够帮助科研人员更好地了解受小型类泛素修饰蛋白调控的各种分子进程。更重要的是，这是一个很容易就能在重要的农作物上应用的工具，即便是那些基因很复杂的作物，如小麦。
小型类泛素修饰蛋白调节机制（SUMOylation）研究工作为开发更具针对性的真菌杀剂打开了新的突破口。实际上，玛利亚·罗伊斯已经开始将其在植物小型类泛素修饰蛋白研究中获取的知识应用于人类健康领域。这些研究活动获得了欧洲研究协会（ERC）和加泰隆尼亚政府（Government of Catalonia）的支持。
（编译 李楠）
