番茄是全球重要的园艺作物,也是植物病理学研究的理想模式物种。近年来,我国番茄的种植面积和产量均呈现稳中有升态势,据联合国粮农组织(FAO)统计数据显示(http://www.fao.org/statistics/en),2023年的种植面积已达116万公顷,年产量突破7021.5万吨。然而,由致病疫霉引起的晚疫病是全球番茄产业发展的重大威胁,目前仍难以有效治理。因此,挖掘关键调控因子,阐明其分子机制并加以利用至关重要。

近日,大连理工大学栾雨时课题组The Plant Journal在线发表了题为Combination of PAMP-induced peptide signaling and its regulator SpWRKY65 boosts tomato resistance to Phytophthora infestans的研究论文,系统解析了SpWRKY65通过激活SpprePIPs的表达促进多肽积累,进而增强番茄抗晚疫病的分子机制。

作者借助比较组学系统分析了外源施用SpPIPs后植株中差异基因的表达和代谢物的积累情况。结果显示,SpPIPs调控了多个番茄防御相关 的信号途径,与多肽SpPIPL1不同的是,SpPIP1还促进了脱落酸的积累。通过稳定过表达植株的创制和抗病性分析,明确了SpprePIPs可增强番茄对晚疫病的抗性,具体表现为:植株体内病原菌含量显著降低,同时木质素、苯丙氨酸及过氧化氢等次级代谢物的积累水平显著提高,研究还发现SpWRKY65可通过结合SpprePIPs的启动子激活该多肽前体基因的表达。另外,共表达SpprePIP1和SpWRKY65可进一步提高植株抗病性。

综上,该研究揭示了SpWRKY65可激活多肽前体SpprePIPs的表达,促进SpPIPs的积累,进而提高番茄抗晚疫病的分子机制,不仅为作物抗病育种提供了重要的基因资源,还为绿色防控病害奠定了理论基础。

SpWRKY65协同多肽SpPIPs调控番茄抗病性的分子机制

论文第一作者杨蕊蕊,硕博分别毕业于四川大学和大连理工大学,现为大连理工大学博士后,近年来主要围绕植物抗病基因工程开展系列研究,相关工作发表在The Plant Journal、Journal of Agricultural and Food Chemistry (2篇)、Scientia Horticulturae等国际学术期刊上。栾雨时教授为通讯作者,该研究得到了国家自然科学基金的资助。

论文链接:

http://dx.doi.org/10.1111/tpj.70098