南京农业大学渠慎春教授团队在苹果抗性种质的抗病机制研究方面取得新进展

　　近日，Plant Physiology在线发表了园艺学院果树生物技术实验室渠慎春教授团队题为“MicroRNA candidate miRcand137 in apple is induced by Botryosphaeria dothideafor impairing host defense”的研究论文，阐明了miRcand137-ERF14苹果轮纹病抗性调控模块，揭示了B. dothidea侵染下感病品种‘富士’苹果和抗性种质湖北海棠miRcand137的表达调控差异，为野生苹果种质的轮纹病抗性机制提供了新的分子基础。

 

　　病害是威胁苹果（Malus domesticaBorkh.）安全生产的关键因素。葡萄座腔菌Botryosphaeriaceae dothidea引起的苹果轮纹病（Physalospora piricolaNose）和链格孢属苹果专化型（Alternaria alternataf. sp. mali）引起的斑点落叶病是世界范围内最重要的苹果病害，严重制约苹果产业的持续健康发展。由于病原真菌潜伏侵染的特性，苹果病害监测耗时费力，常规化学防治措施也给环境带来巨大压力，因此，提高栽培品种的抗病性是苹果产业的重大需求。解析抗性种质的抗病机制能够为苹果抗病性改良提供方向，具有重要的理论和应用价值。

 

　　MicroRNA （miRNA） 介导的基因沉默是植物——病原菌相互作用中的主要基因表达调控途径。响应于病原菌侵染的寄主miRNA可能激活植物免疫反应从而赋予寄主抗病性，也可能促进病原菌的入侵和定殖。然而，植物与病原菌互作过程中miRNA的表达调控机制尚未完全阐明，特别是那些在抗性/感病种质间差异表达的miRNA。该研究从湖北海棠和“富士”苹果中鉴定出响应于轮纹病病原菌侵染上调表达的miRcand137，其依赖碱基互补配对直接介导ERF14mRNA的剪切，并能触发次级siRNA放大对目标基因的沉默效应。ERF14转录因子激活几个苹果PR基因的启动子促进其表达，有助于苹果对B. dothidea的防御；miRcand137抑制ERF14介导的抗真菌免疫反应，不仅加速寄主症状的发展，同时促进病原菌的定殖。B. dothidea作用于MIRCAND137上游调控序列的W-box促进其转录，可能将诱导寄主miRcand137表达作为一种侵染策略。与感病品种“富士”苹果相比，抗性种质湖北海棠miRcand137前体上的差异碱基引起成熟miRNA的低效加工，减少了病原菌诱导的miRcand137积累，进而赋予湖北海棠较强的轮纹病抗性。

 

　　园艺学院果树生物技术实验室钟山青年研究员余心怡为本论文的第一作者，渠慎春教授为通讯作者。果树生物实验室博士侯应军、博士生曹丽芳和周停停，以及王三红教授参与了该工作。

 

　　2021年10月，Horticulture Research在线发表了园艺学院果树生物技术实验室渠慎春教授团队题为“MdWRKY75eenhances resistance to Alternaria alternatain Malus domestica”的研究论文，揭示MdWRKY75e增强苹果的斑点落叶病抗性的分子机制。

 

　　该研究从团队育成的优良苹果品种“苏帅”中鉴定出斑点落叶病病原菌A. mali侵染后差异表达的MdWRKY75e，利用遗传转化手段导入GL-3苹果中，通过分子和表型分析进行鉴定，获得过表达MdWRKY75e的转基因苹果株系。病原菌接种后，通过对转基因株系的表型和病情指数统计分析，发现转MdWRKY75e基因苹果植株对斑点落叶病的抗性增强。利用VIGS系统沉默GL-3苹果的内源MdWRKY75e基因，发现沉默MdWRKY75e提高了植株对斑点落叶病病原菌侵染的敏感性。MdWRKY75e改变MdLAC7基因的表达水平。利用酵母单杂交、EMSA和双荧光素酶报告系统证实MdWRKY75e作用于MdLAC7启动子激活其表达，促进漆酶的生物合成以及木质素的积累，进而提高苹果对斑点落叶病的抗性。

 

　　园艺学院果树生物技术实验室博士侯应军为本论文的第一作者，渠慎春教授为通讯作者。

 

　　以上研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省高等学校重点学科发展计划、中央高校基本科研专项资金和江苏高校优势学科建设工程项目的资助。