茄鐮孢菌複合種(Fusarium solani species complex)中的其中兩種—F. falciforme 和 F. keratoplasticum，是全世界海龜卵窩中感染海龜蛋的主要元兇，而後者也在其他研究團隊的感染實驗中證實，造成海龜蛋死亡率高達八成。這個被稱為海龜蛋鐮孢霉病 (Sea turtle egg fusariosis) 的疾病，是部分海龜天然卵窩以及人造孵化場卵孵化成功率變低的主要原因，嚴重影響此保育類的復育成效。

根據過去研究，茄鐮孢菌複合種 (Fusarium solani species complex) 裡包含了至少 60 個物種，是個跨動植物界的病原菌，但也同時可以作為腐生菌存在。該複合種已在全球農產業中造成很大的損失，所以通常被認定為植物病原體。近幾十年來，越來越多來自全球各地都報導了鐮孢菌感染各種動物的病例，也稱之為鐮孢霉病 (Fusariosis)。

為什麼我們所熟知的植物病原真菌也能夠感染動物？為了探討這背後的演化模式，本中心副研究員蔡怡陞團隊與臺灣大學、中興大學合作，收集了4株來自不同動植物宿主的茄鐮孢菌複合種病原菌，並且定序以及組出了共6個接近完整的高質量基因體，來進行基因體上的比較。目前已知許多病原真菌有一個特殊的基因組特徵，它們的染色體可以被分成兩個部分，分別為核心染色體 (core chromosome)，其中包含生存和繁殖所需的基本基因，以及每個菌株專屬染色體 (lineage-specific chromosomes)，主要包含環境適應和致病性相關的基因。即使這6株的親緣關係非常接近，但它們之間的基因體大小竟可以因為專屬染色體而差了接近五成。研究團隊進一步發現，茄鐮孢菌複合種的基因體除了跟大多其他病原真菌一樣可以分成兩大部份以外，更多了另一種模式。這三組染色體區塊的特徵大多不同，其中包括了演化速度和基因功能。團隊根據這些特徵定義了三種演化模式，並推測這多樣的模式使鐮孢菌更可以適應不同的環境以及感染不同的宿主。

那茄鐮孢菌複合種又是如何感染海龜蛋的呢？在顯微鏡下觀察龜蛋橫截面，發現導致海龜蛋大量死亡的 F. falciforme 和 F. keratoplasticum菌絲有穿過蛋殼以感染內在胚胎的能力。在感染實驗以及轉錄組的分析中發現，許多感染植物的相關基因也在感染動物時表現，說明了該病原菌感染跨動植物界的機制或許有相通之處，並為鐮孢霉病研究提供了新的見解。

鐮孢霉病已被認為是一種新興並且嚴重的真菌傳染病，並可能會導致宿主種群的喪失和滅絕。這項研究首次釐清茄鐮孢菌複合種對於重要保育動物的感染機制，也初步揭開海龜蛋鐮孢霉病的神秘面紗。此外，無論宿主物種如何，研究團隊已開源的高質量茄鐮孢菌基因組都為未來的發病機制研究提供了重要參考資訊，盼能進一步探究，讓更多的小海龜健康孵化。論文已於今（111）年 10月線上刊登於《BMC生物學》(BMC Biology)。

本研究由本院前瞻計畫及國科會支持，臺灣大學及中興大學提供菌株並協助闡釋。通訊作者為本中心蔡怡陞副研究員。第一作者為TIGP生物多樣性學程何芷蔚博士、協助基因體分析與實驗的李昕翰、和田直久、柳韋安、陸敏、賴政國、柯惠棉、孫培峰、湯森林研究員、鍾文鑫教授、陳穎練教授、和鍾嘉綾教授。

延伸閱讀：
海龜蛋竟然會發霉－是誰殺了海龜蛋！？｜海龜痴漢
https://www.youtube.com/watch?v=3XDWZzKzwSI

論文全文〈Comparative genomic and transcriptomic analyses of trans-kingdom pathogen Fusarium solani species complex reveal degrees of compartmentalization〉
詳見：https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-022-01436-7 
 

圖說｜海龜蛋從卵到孵化的過程中，面臨許多挑戰，首當其衝的就是「海龜蛋鐮孢霉病」(Sea turtle egg fusariosis)，影響孵化率

圖說｜本研究首度釐清茄鐮孢菌複合種的感染機制，初步揭開海龜蛋鐮孢霉病的神秘面紗

蔡怡陞
研究員

真核微生物生態基因體學