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揭示小麦TuMYB46L- -3 TuACO3 调控乙烯合成介导白粉病抗性分子机制
日期:2020-01-19 作者:未知 来源:Plant Biotechnology Journal 点击:
     小麦在全球广泛种植,是极具经济价值的粮食作物之一。然而,小麦白粉病是限制小麦产量的主要限制因素,对全球粮食安全造成了一定威胁。由病原相关分子模式触发的免疫反应(PTI)和效应子触发的免疫反应(ETI)是植物抵御病原菌入侵的两层防御系统。PTI 和 ETI 的激活,往往伴随着 PR 蛋白如几丁质酶的大量积累以限制病原菌进一步扩展,因此其植物防御反应的遗传和分子机制需深入解析。乙烯(ET)合成及其信号转导在不同植物响应多种病原菌过程中发挥着重要作用已有多篇文献记载,但少有研究报道乙烯与活体营养型真菌(如:白粉病菌)相互作用的分子机理。
    近日,中国科学院遗传与发育生物学研究所王道文/张坤普团队在 NewPhytologist 在线发表了最新研究进展《The TuMYB46L‐TuACO3 module
regulates ethylene biosynthesis in einkorn wheat defense to powdery
mildew》,阐释了 TuMYB46L-TuACO3 模块通过调控乙烯及几丁质酶合成参与对小麦白粉病防御响应的机理,为小麦与白粉病菌互作的分子机制提供了最新研究见解。
    在该团队前期研究中发现,一个潜在的乙烯合成酶 ACO 受白粉病菌诱导表达,为探究乙烯响应小麦白粉病中功能,即以该基因 TuACO3 为研究目标。结果显示:通过外施乙烯或 ACO 前体物质 ACC 均可有效增强小麦抗病性,而 TuACO3 作为乙烯合成的关键因子,其超量表达转基因植株可通过促进乙烯合成提高对白粉病的抗性。随后,通过筛选酵母单杂交文库,获得一个可结合在 TuACO3 启动子上的转录因子 TuMYB46L,该基因与拟南芥 AtMYB46 同源。在前期研究中,AtMYB46 可介导细胞壁转录重塑及调控对病原菌灰霉的抗性。进一步研究发现,TuMYB46L是 TuACO3 的一个负调控因子,在白粉病菌存在条件下抑制 TuACO3 的表达阻碍了乙烯合成,从而负调控抗病性。此外,通过白粉病菌和乙烯处理后的转录组 GO富集分析发现,几丁质分解代谢过程被明显富集,二者处理小麦后几丁质酶活性测定结果也验证了这一点,说明乙烯可能通过促进分解白粉病菌细胞壁几丁质以增强小麦抗性。与其相吻合的是,TuACO3 超表达植株几丁质酶活性增强,而TuMYB46L 超表达植株几丁质酶活性被削弱。综上,该研究系统解析了TuMYB46L-TuACO3模块通过调控乙烯及几丁质酶合成以介导小麦对白粉病菌的防御过程。
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