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New Phytol., 31 August 2026 | https://doi.org/10.1111/nph.71547 High-variance phenome database reveals important roles of WD40 proteins in the plant pathogenic fungus Fusarium graminearum

Soyoung Choi^1*, Nahyun Lee^1*, Jiyeun Park^1,2, Hosung Jeon¹, Sieun Kim^1,3, Jung-Eun Kim⁴, Jiyoung Shin⁵, Heeji Moon¹, Kyunghun Min⁶, Yejin Choi¹, Aram Hwangbo¹, Hun Kim⁷, Gyeong Ja Choi⁷, Yin-Won Lee¹, Dae-Geun Song^8,9 and Hokyoung Son^1,2,10,11

¹Department of Agricultural Biotechnology, Seoul National University, Seoul, 08826, Republic of Korea;
²Research Institute of Agriculture and Life Sciences, Seoul National University, Seoul, 08826, Republic of Korea;
³Agricultural Microbiology Division, National Institute of Agricultural Sciences, Rural Development Administration, Wanju, 55365, Republic of Korea;
⁴Horticultural and Herbal Crop Environment Division, National Institute of Horticultural and Herbal Science, Rural Development Administration, Wanju, 55365, Republic of Korea;
⁵Division of Bioresources Bank, Honam National Institute of Biological Resources, Mokpo, 58762, Republic of Korea;
⁶Department of Microbiology, Pukyong National University,Busan, 48513, Republic of Korea;
⁷Center for Eco-friendly New Materials, Korea Research Institute of Chemical Technology, Daejeon, 34114, Republic of Korea;
⁸Natural Product Informatics Research Center, Korea Institute of Science and Technology (KIST) Gangneung Institute of Natural Products, Gangneung, 25451, Republic of Korea;

⁹Division of Bio-Medical Science & Technology, KIST School, University of Science and Technology, Seoul, 02792, Republic of Korea;
¹⁰Plant Health Center, Seoul National University, Seoul, 08826, Republic of Korea;
¹¹Plant Genomics and Breeding Institute, Seoul National University, Seoul, 08826, Republic of Korea

*These authors contributed equally to this work.
Authors for correspondence: Hokyoung Son, Dae-Geun Song

Abstract

WD40 is a highly conserved protein domain in eukaryotes that functions as a versatile platform for protein–protein interactions and participates in diverse biological processes.
We performed a genome-wide functional analysis of WD40 domain-containing proteins in Fusarium graminearum, a phytopathogenic fungus that causes severe yield losses and mycotoxin contamination in major cereal crops.
Comprehensive phenotypic profiling of 119 WD40 gene deletion mutants across 22 phenotypic traits established a systematic WD40 phenome dataset, revealing the broad functional involvement of WD40 proteins and a strong correlation between sexual reproduction and virulence.
Protein interaction analyses of selected WD40 proteins revealed diverse WD40-mediated interaction patterns and provided further insights into WD40-mediated protein interactions and their roles in protein complex formation. This study provides a foundation for further characterization of WD40 proteins in filamentous fungi.

논문소개전체 설명

식물병원성 곰팡이의 감염과 확산을 잇는 WD40 단백질 조절망 규명

식물병원성 곰팡이의 기주 침입, 조직 내 확산, 유성생식, 독소 생산, 환경 적응은 서로 분리된 현상이 아니라 병원균의 생존과 확산을 위한 통합 전략이다. 그러나 이를 함께 조율하는 분자적 원리는 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구는 밀 붉은곰팡이병균 Fusarium graminearum에서 단백질 상호작용의 발판으로 작동하는 WD40 단백질군이 병원균의 복잡한 생활사를 연결하는 핵심 조절 축임을 제시하였다.
연구진은 WD40 단백질군의 기능을 생장, 생식, 병원성, 독소 생산 및 스트레스 반응에 걸쳐 통합 분석하여, 이들이 개별 형질에 산발적으로 작용하는 유전자군이 아니라 병원균의 발달과 감염 전략을 폭넓게 조정하는 조절망임을 밝혔다. 특히 유성생식 능력과 식물 감염력이 강하게 연동된다는 결과는, 병원균의 숙주 공격성과 자연환경에서의 생존·확산이 공통의 분자 기반 위에서 조절될 수 있음을 보여준다.
이번 연구는 병원균의 발달과 감염을 따로 보던 기존 관점을 넘어, 생활사 전체를 조율하는 단백질 상호작용 네트워크의 중요성을 제시했다. 이는 병원균의 감염력과 확산력을 동시에 약화시킬 새로운 방제 표적을 찾고, 기후변화 환경에서 복잡해지는 식물병 발생을 예측·제어하는 데 중요한 분자적 기반이 될 것으로 기대된다.

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