近年來蛹蟲草栽培規模顯著增加，然而，規模化栽培過程中真菌病害普遍發生且危害嚴重(劉晴等 2021;人工栽培蛹蟲草的病原真菌，菌物學報)，其中菇農稱為“吃草病”或“白毛病”的病害占90%以上，在各大產區時有發生，目前缺乏有效的防控方法，給生產帶來較大的風險。

中國科學院微生物研究所董彩虹研究員團隊長期堅持蛹蟲草“白毛病”病害的研究，首先經柯赫氏法則證實蟲草生齒梗孢Calcarisporium cordycipiticola為蛹蟲草“白毛病”病原菌，在2017年全國首屆蛹蟲草高峰論壇上，報告了對該病害病原菌的初步研究結果，引起在場從業者的極大關注，并期望早日研究出其防控方法。

經過多年不懈的努力，2021年10月，團隊在Journal of Fungi雜志(中科院二區，SCI影響因子5.724)在線發表題為“Infection Process and Genome Assembly Provide Insights into the Pathogenic Mechanism of Destructive Mycoparasite Calcarisporium cordycipiticola with Host Specificity”的研究論文。構建了蟲草生齒梗孢高效遺傳轉化體系，通過熒光標記、掃描電鏡和透射電鏡跟蹤觀察其侵染蛹蟲草的過程;解析得到染色體水平基因組，為解析蟲草生齒梗孢致病機理及與宿主蛹蟲草的相互作用奠定基礎。

研究發現蟲草生齒梗孢專一性侵染蛹蟲草，通過蛹蟲草子實體菌絲間隙侵入，無特殊侵染結構形成;被侵染的蛹蟲草菌絲細胞壁溶解，細胞變形，細胞器丟失，最終細胞破碎。蟲草生齒梗孢有7條染色體，基因組大小34.52Mb，編碼基因10443個。全基因組系統進化分析發現蟲草生齒梗孢與宿主蛹蟲草具有較近的親緣關系，比較基因組發現蟲草生齒梗孢較其他重寄生真菌碳水化合物酶合成基因減少，可能與其較專一的重寄生有關;次生代謝產物分析顯示其具有較強的代謝產物合成能力以及潛在的毒素產生能力，證實“白毛病”病原菌污染的蛹蟲草子實體具有食用風險，呼吁產業引起重視。

2023年3月，團隊在Microbiology Spectrum雜志(中科院一區，SCI影響因子9.043)在線發表研究論文 “Dual Transcriptomics Reveals Interspecific Interactions between the Mycoparasite Calcarisporium cordycipiticola and Its Host Cordyceps militaris”。通過Dual RNA-seq分析，結合組織細胞學觀察，揭示病原菌的致病機理和宿主蛹蟲草的響應機制，得到可用于抗病育種靶基因的同時，對于揭示姐妹科兩個物種之間的互作機制研究具有重要的意義。

研究發現鐵為病原菌的重要致病因子，蛹蟲草通過產生過量的活性氧對抗蟲草生齒梗孢侵染，而病原菌通過多種途徑攝取鐵，促進自身定殖并清除宿主產生的高活性氧，因此為減少病害的發生，栽培環境中盡量避免鐵元素。宿主蛹蟲草的Cmhsp78. Cmhsp70和 Cmhyd1可以作為潛在的抗病基因用于蛹蟲草抗病育種。

在此基礎上，團隊通過前期構建的CRISPR/Cas9基因編輯技術，對抗病基因進行過表達，得到了對“白毛病”抗病性顯著增強的蛹蟲草菌株，目前已經申請專利(專利申請號：202211257442.5)。

原文鏈接：

https://www.mdpi.com/2309-608X/7/11/918

https://journals.asm.org/doi/epub/10.1128/spectrum.04800-22

系列研究工作不僅揭示了親緣關系較近的兩個真菌物種之間的互作關系和機制，具有重要的學術意義，同時對于蛹蟲草病害防控和抗病品種選育具有重要價值。

所有相關工作均由中科院微生物所董彩虹研究員課題組的博士生劉晴完成，得到國家自然科學基金面上項目(31872163)和北京市科技計劃(Z181100002418011)的資助。