多年生のライグラスの相互主義的真菌内菌からの非リボソームペプチド合成酵素を発現する共生は、昆虫の草食性から共生への保護を付与します

糸状菌による二次代謝産物の生合成については多くのことが知られていますが、それらの生物学的役割はあまり明確ではありません。仮定は、これらの経路が生物に適応的な価値を持っていることですが、多くの場合、この役割を支持する証拠が不足しています。真菌が生成した二次代謝産物であるペラミンが、宿主植物を昆虫の草食性から保護するという最初の遺伝的証拠を提供します。ペラミンは、草の宿主に関連して、エピクロエ/ネオタイプホジウム相互主義的な内生植物によって合成される強力な昆虫摂食抑止剤です。ピロロピラジンであるペラミンの構造は、2モジュールの非リボソームペプチド合成酵素（NRP）によって触媒される反応の産物であることを示唆しています。ペラミンシンテターゼの候補配列は、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応によって増幅されました。4つのユニークなNRP製品が特定され、そのうち2つがPlantaで優先的に発現しました。これらの1つは、既知のペラミン産生株にハイブリダイズしました。このクローンを使用して、2モジュールNRPを含むPeraと指定されたEpichloëFestucaeCosmidを分離しました。Fusarium graminearumおよびその他の真菌ゲノムでマイクロシンテニーの顕著な保存を示す9つの追加遺伝子が、Peraを含むCosmidで同定されました。Peraのために削除された多年生のライグラスとE. festucae変異体との関連は、ペラミンの検出可能なレベルを欠いています。Peraの野生型コピーは、欠失変異体を補完し、Peraがペラミン生合成に必要なNRPであることを確認しました。選択バイオアッセイでは、Pera変異体を含む植物材料は、ペラミンがASWの摂食抑止活動に関与するE. fstucae代謝産物であることを確認する内生植物を含まない植物として、アルゼンチンの茎ゾウムシ（ASW）（listronotus bonariensis）の摂食損傷の影響を受けやすくなりました。

While much is known about the biosynthesis of secondary metabolites by filamentous fungi their biological role is often less clear. The assumption is these pathways have adaptive value to the organism but often the evidence to support this role is lacking. We provide the first genetic evidence that the fungal produced secondary metabolite, peramine, protects a host plant from insect herbivory. Peramine is a potent insect feeding deterrent synthesized by Epichloë/Neotyphodium mutualistic endophytes in association with their grass hosts. The structure of peramine, a pyrrolopyrazine, suggests that it is the product of a reaction catalysed by a two-module non-ribosomal peptide synthetase (NRPS). Candidate sequences for a peramine synthetase were amplified by reverse transcription polymerase chain reaction. Four unique NRPS products were identified, two of which were preferentially expressed in planta. One of these hybridized to known peramine producing strains. This clone was used to isolate an Epichloë festucae cosmid that contained a two-module NRPS, designated perA. Nine additional genes, which show striking conservation of microsynteny with Fusarium graminearum and other fungal genomes, were identified on the perA-containing cosmid. Associations between perennial ryegrass and an E. festucae mutant deleted for perA lack detectable levels of peramine. A wild-type copy of perA complemented the deletion mutant, confirming that perA is a NRPS required for peramine biosynthesis. In a choice bioassay, plant material containing the perA mutant was as susceptible to Argentine stem weevil (ASW) (Listronotus bonariensis) feeding damage as endophyte-free plants confirming that peramine is the E. festucae metabolite responsible for ASW feeding deterrent activity.