Wiley植物学领域最新进展 | 稻瘟病广谱抗性、角质层与耐盐性、拟南芥铝抗性、番木瓜果实成熟调控、黄萎病菌敏感性

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植物病理学

四川农业大学的李伟涛团队发表关于bsr‐d1介导的稻瘟病广谱抗性的新见解

bsr‐d1是一个从水稻栽培品种地谷（Digu）中鉴定出的编码一个转录因子的等位基因，可对稻瘟病菌的感染产生持久的广谱抗性。bsr‐d1被认为可抑制稻瘟病菌诱导的Bsr‐d1 RNA的表达和过氧化氢的降解，从而使水稻获得对稻瘟病菌的抗性。然而，Bsr-d1介导的生物过程和分子功能对稻瘟病抗性的总体影响仍然未知。在本研究中，来自四川农业大学的李伟涛团队比较了Bsr‐d1敲除(Bsr‐d1KO)和野生型TP309之间的转录组谱。他们的研究显示，bsr‐d1主要调节植物细胞的氧化还原状态，也影响氨基酸和不饱和脂肪酸的代谢。他们进一步发现，在bsr‐d1介导的免疫应答中，BSR‐D1间接调节水杨酸生物合成、代谢和H₂O₂信号激活的下游信号转导。此外，他们还鉴定了一种新的过氧化物酶编码基因Perox3，它作为一种新的BSR‐D1靶基因，在TP309中过表达时降低了对稻瘟病菌的抗性。这些结果为bsr‐d1介导的稻瘟病抗性提供了新的见解。

原文链接：

https://bsppjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/mpp.12941

植物抗非生物胁迫

山西农业大学的徐进、越南Duy Tan大学的Lam-Son Phan Tran及湖北大学的吕世友团队合作研究发现R2R3-MYB转录因子AtMYB49通过调节角质层的形成和抗氧化防御来调节拟南芥的耐盐性

盐胁迫会激活植物的防御反应，包括叶片表面结构的变化。本研究中，来自山西农业大学的徐进、越南Duy Tan大学的Lam-Son Phan Tran及湖北大学的吕世友团队合作证明了R2R3类 MYB转录因子AtMYB49对角质素沉积和抗氧化防御作用的转录激活有助于拟南芥的耐盐性。他们对功能缺失突变体myb49、嵌合AtMYB49‐SRDX‐过表达SRDX49转录抑制因子和过表达AtMYB49株系(OX49)的表型分析表明，AtMYB49在耐盐性方面发挥了积极作用。转录组分析显示，在正常和/或盐胁迫条件下，OX49和SRDX49植物中属于“角质、木栓质和蜡生物合成”类别的许多基因分别显著上调和下调。其中一些差异表达的基因，包括MYB41、ASFT、FACT和CYP86B1，也被证明是AtMYB49的直接靶点，并被AtMYB49激活。生化分析表明，AtMYB49调控了叶片角质层沉积。重要的是，表皮蒸腾、叶绿素浸出和甲苯胺蓝染色分析表明，AtMYB49介导的叶片中的角质沉积增加与盐分耐受性之间存在联系。此外，AtMYB49表达的增加提高了叶片中Ca2 +的水平，并通过上调编码过氧化物酶的基因和晚期胚胎形成丰富蛋白提高了抗氧化能力。这些结果表明，AtMYB49基因调控可能为提高植物耐盐性提供了一种新的途径。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.13784

植物抗非生物胁迫

中国科学院上海植物逆境生物学研究中心的黄朝锋团队研究发现编码THO / TREX复合物成分的HPR1突变可降低拟南芥中STOP1的积累和铝抗性

C2H2型锌指转录因子STOP1在拟南芥中对铝（Al）的抗性中起着至关重要的作用，它控制着一系列铝抗性基因的表达，包括对铝抗性至关重要的苹果酸转运蛋白编码基因AtALMT1。STOP1在转录后和/或翻译后水平受A1调节。然而，其潜在的分子机制仍有待证明。本研究中，来自中国科学院上海植物逆境生物学研究中心的黄朝锋团队对甲基磺酸乙脂（EMS）诱变的包含AtALMT1启动子驱动的荧光素酶报道基因（pAtALMT1：LUC）的种群进行了正向遗传筛选，并鉴定了编码HTH / TREX复合体的亚基HPR1。他们探究了hpr1突变后对铝抗性基因表达和Al抗性的影响，并且他们还研究了HPR1在STOP1基因的核mRNA和蛋白质积累中的调节作用。HPR1突变会降低STOP1调控基因的表达以及相关的Al抵抗力。 hpr1突变增加STOP1 mRNA在细胞核中的保留，并因此降低STOP1蛋白的丰度。在hpr1突变体背景下，RAE1突变介导STOP1的降解可以部分挽救hpr1突变体的缺陷表型。他们的结果表明，HPR1通过调节核质的STOP1 mRNA的输出来调节铝抗性。

原文链接：

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16658

果实成熟衰老调控

岭南师范学院刘锴栋团队研究发现CpARF2和CpEIL1互作以介导生长素-乙烯相互作用并调节番木瓜的果实成熟

番木瓜(Carica Papaya L.)是一种具有重要商业价值的水果作物。各种植物激素，特别是乙烯和生长素，控制着木瓜果实的成熟。然而，人们对生长素和乙烯信号在果实成熟过程中的相互作用却知之甚少。本研究中，来自岭南师范学院的刘锴栋团队确定了CpARF2和CpEIL1之间的相互作用介导了生长素和乙烯信号转导之间的相互作用，以调节番木瓜果实成熟。他们鉴定出了乙烯诱导的生长素响应因子CpARF2，并证明了它对木瓜果实的成熟至关重要。CpARF2与一个重要的乙烯信号转录因子CpEIL1相互作用，从而增加了CpEIL1介导的果实成熟相关基因CpACS1、CpACO1、CpXTH12和CpPE51的转录。此外，CpEIL1被CpEBF1泛素化，并通过26S蛋白酶体途径降解。然而，CpARF2削弱了CpEBF1 - CpEIL1的相互作用，并干扰了CpEBF1介导的CpEIL1降解，从而促进果实成熟。因此，CpARF2在生长素-乙烯相互作用中起整合剂的作用，并通过稳定CpEIL1蛋白和促进CpEIL1的转录活性来调节果实成熟。综上，他们揭示了一个新颖的CpARF2/CpEIL1/CpEBL1模式，该模式可以调节木瓜果实的成熟。对这一机制进行操纵可以帮助种植者严格控制木瓜果实的成熟并延长保质期。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.14803

植物病理学

来自德国克里斯蒂安-阿尔伯特基尔大学的Daguang Cai团队研究发现CRT1a的功能丧失降低了拟南芥和甘蓝型油菜中植物对黄萎病菌的敏感性

甘蓝型油菜对黄萎病菌(Verticillium longisporum, Vl43)高度敏感，且无有效的遗传抗性。人们认为，真菌通过调节所谓的敏感因子来重新建立植物的生理过程，以建立亲和互作。来自德国克里斯蒂安-阿尔伯特基尔大学的Dirk Schenke和Daguang Cai团队通过转录组分析鉴定了在Vl43感染后在油菜中被激活/上调的基因。为了测试这些基因是否在感染过程中起作用，且功能丧失会导致易感性降低，他们首先用Vl43接触了相应拟南芥直系同源基因的敲除系，并将它们与野生型植物进行了比较。本研究中，他们报告AtCRT1a的敲除导致植物对Vl43的敏感性大大降低。为了证明crt1a突变也能降低甘蓝型油菜的易感性，他们在一个定向诱导基因组局部突变（TILLING）群体中鉴定了10个突变。与野生型相比，3个T3突变体表现出更高的抗性。为了验证结果，他们构建了CRISPR/Cas诱导的BnCRT1a突变体，用Vl43攻击T2植物，并在4个独立株系中的3个株系中观察到总体上降低了易感性。通过等位基因特异性测序表明，CRT1a的A基因组拷贝的突变对植物易感性的影响很大，而C基因组拷贝在用Vl43攻击时，似乎对植物易感性没有显著影响。转录分析显示，CRT1a的功能缺失导致乙烯信号通路的激活，这可能有助于降低易感性。该研究为提高植物抗病性提供了一种新的策略。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13394

（本期作者：砖泥）

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