小麦是我国的主要粮食作物之一,由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)侵染引发的小麦赤霉病可造成小麦严重减产甚至绝收。禾谷镰刀菌在侵染小麦穗过程中会产生DON等真菌毒素,不仅影响小麦质量,还严重威胁人畜健康。本研究从mRNA剪接和嘌呤核苷酸代谢调控角度探究禾谷镰刀菌的发育和致病机理,以期为赤霉病的防控提供理论依据。蛋白激酶在调控真菌生长发育和响应外界信号过程中发挥着关键作用。其中Prp4是剪接体中唯一的蛋白激酶,实验室前期研究证明禾谷镰刀菌缺失PRP4激酶基因后可存活但具有严重的生长缺陷,同时可以产生生长速率恢复的角变菌株。为了鉴定突变基因,本研究选择菌落生长和有性生殖均恢复的角变菌株S37进行全基因组测序,鉴定到剪接体中的三联体组份FgSNU66基因上发生了9个氨基酸串联重复突变。通过验证发现,FgSNU66的9个氨基酸重复突变可直接恢复Fgprp4的表型缺陷。同时,S37可部分恢复Fgprp4突变体的内含子剪接效率缺陷。后续在260个角变菌株中又鉴定到19个菌株在FgSNU66基因上发生突变。其中,5个菌株具有与S37一致的9aa序列重复突变,5个菌株具有R477H/C突变,其余菌株在C末端27aa区域发生终止突变或为G-D突变。酵母同源蛋白中缺少该C末端氨基酸序列。FgSnu66的C末端缺失后减弱了FgSnu66与FgHub1的互作却增强了与FgPrp6和FgPrp8的互作。通过磷酸化组学鉴定到FgSnu66具有5个磷酸化位点,其中T418A-S420A-S422A突变后降低了禾谷镰刀菌致病性。以上结果表明FgSNU66的突变可抑制Fgprp4突变体的缺陷,这在其他物种中尚未报道。在剪接体激活过程中,FgSnu66的C端区域在其与三联体关键组份互作过程中发挥着重要作用。嘌呤核苷酸在核酸组成、能量代谢、信号转导以及作为辅酶因子方面具有重要的功能。本研究对禾谷镰刀菌中嘌呤核苷酸代谢通路进行了深入分析。ACD16参与嘌呤核苷酸的从头合成途径,敲除后突变体表现为生长发育和致病性严重缺陷;ADE12催化IMP形成AMP,当缺失后同样严重影响禾谷镰刀菌生长发育和致病性,表明嘌呤核苷酸从头合成途径对禾谷镰刀菌生长发育和致病性至关重要。嘌呤核苷酸补救合成途径基因AAH1、GUD1、XPT1和APT1缺失后没有任何表型,进一步表明嘌呤从头合成途径在禾谷镰刀菌中的关键作用。有意思的是,研究发现ACD1(AMD1)催化AMP形成IMP的过程对禾谷镰刀菌营养生长并不重要,但对生殖发育和致病性具有重要作用。acd1突变体分生孢子产量下降,分生孢子畸形,有性生殖产生的子囊壳小,子囊壳内不形成子囊和子囊孢子,侵染过程中虽能形成正常的侵染垫,但在植物细胞内侵染菌丝扩展能力下降。外源添加IMP和腺嘌呤可恢复acd1突变体在有性生殖阶段的缺陷。RNA-seq数据和qRT-PCR分析结果显示,嘌呤核苷酸从头合成基因在有性时期的表达比菌丝时期低,尤其是催化GMP合成的IMD1-4下降趋势更为显著。外源添加GMP可恢复acd1突变体有性发育表型缺陷,敲除IMD1-4后突变体的菌落生长严重缺陷,但有性生殖时期的表型与acd1突变体类似。上述结果表明acd1缺失突变体有性发育缺陷主要因GMP匮乏导致,ACD1缺失造成有性生殖阶段嘌呤代谢稳态失衡。综上所述,本研究通过分析禾谷镰刀菌中两个保守的基础生命过程—前体mRNA剪接和嘌呤核苷酸代谢,证明Snu66突变可恢复PRP4激酶基因缺失所造成的严重表型缺陷,而ACD1介导的嘌呤核苷酸代谢平衡存在生殖和致病阶段特异性的作用。