新病原真菌的出现威胁粮食安全,物种多样性,以及人类健康。但人们对新病原真菌的成因却知之甚少。罗伯茨绿僵菌既是昆虫病原真菌,又是植物根际真菌。进化分析发现,绿僵菌的祖先只是一个植物相关真菌,侵染昆虫的能力是后期获得。在绿僵菌的毒力进化过程中,获得突破昆虫体壁屏障的能力是关键事件。通过全基因组预测,我们发现罗伯茨绿僵菌通过基因水平转移从节肢动物(3个)和细菌(15个)中共获得了18个基因。3个Lipid carriers基因来自于节肢动物 ,其中来2个参与利用昆虫外表皮上的蜡质层,以蜡质层为碳源。另一个参与定殖昆虫血腔。3个来自细菌的蛋白酶具特别的底物特异性;除了自身降解体壁内表皮的蛋白之外,它们还诱导其它体壁降解酶的表达。多个降解酶协同作用降解体壁,帮助绿僵菌进入血腔。通过基因水平转移获得的3个lipid carriers和1个蛋白酶基因是绿僵菌成为昆虫病原真菌的必要条件。绿僵菌属的多种真菌具有不同的寄主范围。分析发现,含罗伯茨绿僵菌HGT基因同源基因数目多,寄主范围就广;数目少,寄主范围就窄。功能分析进一步发现,基因水平转移机制是决定绿僵菌寄主范围的关键机制。
上面研究表明,基因水平转移是绿僵菌成为昆虫病原真菌的必要条件,它们与众多垂直遗传的基因的协同作用,使罗伯茨绿僵菌成为一个成功的昆虫病原真菌。方卫国实验室前期工作发现,垂直遗传的聚酮合酶基因簇通过基因复制和随后的分化产生了两个不同的基因簇,其中一个也增强了绿僵菌穿透昆虫体壁的能力。