球孢白僵菌（Beauveria bassiana）等丝状昆虫病原真菌是真菌杀虫剂和杀螨剂的主要来源,不仅对自然环境友好,而且对野生蜜蜂安全。昆虫病原真菌的生物防治潜力取决于它们的毒力,胁迫耐受性和无性发育性状,后者关系到作为真菌杀虫剂活性成分的分生孢子产量和质量。因此,真菌生物防治潜力是由复杂信号传导和表观遗传网络控制的多种细胞生物过程和事件的集中体现。组蛋白赖氨酸甲基转移酶（hi stone lysine methyltransferases;KMTs）催化组蛋白H3特定赖氨酸残基位点的甲基化（H3Kme）,是调控基因转录和细胞生物学事件的重要机制。目前有关H3Kme对真菌生防潜力的多效性影响仍知之有限,揭示依赖H3Kme的基因表达和表型对于认识昆虫病原真菌生物防治潜力的形成机理具有特殊意义。本研究通过解析球孢白僵菌KMT1、KMT2和KMT3家族核心成员Dim5、Set1、Set2及Ash1的催化活性和生物学功能,揭示各自对生长发育、胁迫应答、寄主侵染及毒力的调控作用和机理。主要的研究内容和结果概述如下:球孢白僵菌组蛋白赖氨酸甲基转移酶Dim5的催化活性和功能解析 在真核生物中,组蛋白H3在K4、K9和K36位点的单甲基化（H3Kme1）、双甲基化（H3Kme2）和三甲基化（H3Kme3）分别依赖于KMT1、KMT2和KMT3家族的组蛋白赖氨酸甲基转移酶。在球孢白僵菌中,H3K9me特异的Dim5/KMT1同源蛋白定位于细胞核中,但缺乏C末端的post-SET结构域。Dim5结构上的特殊性意味着其催化和生物学功能也可能存在特殊性。dim5缺失突变导致H3K9me3完全受阻,还导致H3K4me1/me2、H3K9me1/me2及H3K36me2不同程度的显著削弱。标准化生物测定的结果显示,dim5缺失株经体表侵染大蜡螟幼虫的毒力完全丧失贻尽,经血腔注射侵染的毒力也较野生株大幅下降。除毒力之外,dim5缺失株表现严重的生长缺陷,血腔内增殖受阻,细胞表面分子抗原表位改变,细胞周期紊乱,体壁降解酶的生物合成和分泌锐减,并对多种胁迫的敏感性升高。转录组分析显示,dim5缺失导致与上述表型相关的1201个基因失调（上调/下调比率为712:489）,其中有92个失调基因（上调/下调比率为59:33）编码转录因子和翻译后修饰的蛋白质或酶系。结果表明,Dim5不仅具有催化H3K9甲基化的保守活性,还具有催化H3K4及H3K36甲基化的特殊活性,因而是维持球孢白僵菌在寄主体内外无性循环和基因组稳定性所必不可缺的。球孢白僵菌组蛋白赖氨酸甲基转移酶Set1的催化活性和功能解析 H3K4me特异的组蛋白赖氨酸甲基转移酶Set1/KMT2的编码基因缺失突变,导致H3K4me1、H3K4me2及H3K4me3完全受阻,从而使大蜡螟幼虫的毒力显著削弱,分生孢子疏水性和昆虫体壁的粘附性显著降低,血腔内增殖受阻,生长缺陷严重,以及对细胞壁干扰、H2O2和热激胁迫的敏感性升高。上述表型缺陷,与set1缺失引起的碳分解代谢抑制性转录因子Cre1、决定细胞疏水性的Ⅰ类和Ⅱ类疏水蛋白Hyd1和Hyd2、关键发育调控因子和胁迫应答激酶等编码基因的转录下调或被完全抑制密切相关。在罗伯茨绿僵菌（Metarhizium.robertsii）中,Set1/KMT2 调控的 H3K4me3 通过 KMT2-Cre1-Hyd4途径调节真菌侵染过程的形态发生和昆虫致病性,因为被H3K4me3激活的cre1上调hyd4的转录表达,而hyd4在球孢白僵菌的同源物恰为hyd1和hyd2。set1缺失株中cre1表达几乎被完全抑制,导致hyd1和hyd2表达被完全抑制。结果表明,球孢白僵菌Set1-Cre1-Hyd1/2途径的作用类似于罗伯茨绿僵菌KMT2-Cre1-Hyd4途径对昆虫致病性的调节作用。以Set1为核心的途径对球孢白僵菌的毒力、体外无性循环和胁迫应答具有重要的调控作用。球孢白僵菌组蛋白赖氨酸甲基转移酶Set2和Ash1的催化活性和功能 Set2和Ash1是KMT3家族的组蛋白甲基转移酶,可催化组蛋白H3K36的甲基化（H3K36me）,但在昆虫病原真菌中尚无研究报道。在球孢白僵菌中,Set2和Ash1对H3K4甲基化的催化活性显著高于对H3K36的催化活性,其催化作用很接近Set1/KMT2,后者催化的H3K4me3作为cre1的表观遗传标记,可上调hyd1和hyd2的转录表达。在set2和ash1的敲除株中,H3K4me3信号强度分别下降为72%和92%,均高于H3K36me3信号强度的降幅67%和12%,从而导致cre1、hyd1和hyd2的表达被大幅抑制或近乎消失以及分生孢子疏水性的显著下降。因此,Δset2和Δash1敲除株在各种培养基或不同胁迫下的菌落生长、正常培养条件下分生孢子产量、毒力及毒力相关的细胞事件呈现出不同程度的缺陷,这些表型变化很吻合敲除株中无性发育和若干胁迫应答相关基因转录水平的显著下调。结果表明,Set2和Ash1协同催化由Set1调控的H3K4me3而在球孢白僵菌的昆虫致病性与无性循环中扮演极其重要的角色。