2022年7月26日,，我院作物病蟲害監(jiān)測與治理團隊在國際著名學術(shù)期刊Plant Physiology在線發(fā)表了題為“Glutathione S -Transferase Interactions Enhance Wheat Resistance to Powdery Mildew but Not Wheat Stripe Rust”的研究論文,，通過蛋白組測序揭示了小麥響應條銹菌和白粉菌侵染的異同，進一步解析了谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶TaGSTU6通過與含胱硫醚β合酶(CBS)結(jié)構(gòu)域的蛋白TaCBSX3互作正向調(diào)控小麥對白粉病的抗性,，但對條銹病沒有作用的分子機制,。
條銹病和白粉病是世界范圍內(nèi)嚴重危害小麥生產(chǎn)的兩種重要真菌病害,，分別由專性寄生菌 Puccinia striiformis f. sp. tritici ( Pst )和 Blumeria graminis f. sp. tritici ( Bgt )引起。培育和利用抗病品種是防治病害最經(jīng)濟,、有效和對環(huán)境安全的措施,，然而由于病菌毒性的頻繁變異導致品種抗性“喪失”，從而引起病害周而復始的流行危害,。解析小麥抗病性分子機制,，可以為小麥抗性利用和品種遺傳改良提供理論依據(jù)和重要資源。前人通過轉(zhuǎn)錄組測序表明,，小麥高抗品種受 Bgt 侵染后比 Pst 侵染激發(fā)更多的基因和通路,，而小麥受 Pst 和 Bgt 侵染后蛋白水平的響應是否相似目前尚不清楚；此外,，谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶參與植物對生物和非生物脅迫的響應,，但其介導小麥對條銹病和白粉病的抗性調(diào)控機制亦不明確。
小麥品種興民318（XM318）兼抗條銹病和白粉病,，本研究利用串聯(lián)質(zhì)量標記（Tandem mass tags,，TMT）技術(shù)對XM318- Pst （CYR32）和XM318- Bgt （E09）互作組合分別進行了蛋白質(zhì)組學分析，共鑒定到741個差異表達蛋白（DAPs）,。生物信息學分析表明,，包括抗氧化活性和免疫系統(tǒng)過程等一些功能類別在XM318- Pst 和XM318- Bgt 的互作中表現(xiàn)明顯差異。有趣的是,，僅有42個DAPs對 Pst 和 Bgt 的侵染都有響應,。依據(jù)表達倍數(shù)隨機選取12個DAPs進行RT-qPCR分析，其中11個mRNA表達水平與其蛋白質(zhì)表達水平基本一致,。綜上,，小麥分別受條銹菌和白粉菌侵染后，在激素響應和蛋白激酶活性及抗性相關(guān)蛋白等方面均存在差異,。
TaGSTU6在XM318- Pst 和XM318- Bgt 互作中均被誘導表達,，但在XM318- Pst 中下調(diào)表達，在XM318- Bgt 中上調(diào)表達,。利用病毒誘導的基因沉默敲除 TaGSTU6 后,，小麥對白粉病的抗性明顯減弱,，但對條銹病的抗性沒有明顯影響。利用Y2H,、BiFC,、Co-IP、Pull-down和LCI技術(shù)證實TaGSTU6與TaCBSX3互作,。敲除 TaCBSX3 亦顯著降低了小麥對白粉病的抗性,，對條銹病的抗性無明顯影響。在擬南芥中過表達 TaGSTU6 與 TaCBSX3 ,，均增強了擬南芥對丁香假單胞菌（ Pseudomonas syringae pv. tomato , Pst DC3000）的抗性,。通過內(nèi)源激素水平測定，發(fā)現(xiàn)水楊酸的積累對TaGSTU6和TaCBSX3介導的小麥對白粉病抗性至關(guān)重要,，因此推測TaGSTU6和TaCBSX3互作可能通過SA途徑增強小麥對白粉病的抗性,，而對條銹病沒有作用。
沉默TaGSTU6和TaCBSX3后小麥對白粉病和條銹病的抗性表型及過表達后擬南芥對Pst DC3000的抗性表型
我院王保通教授和李強副教授為論文共同通訊作者,，博士生王峭為第一作者,，程蓬副教授、博士生靳鵬飛和碩士生郭夢瑩參與了該項工作,。該研究得到國家重點研發(fā)計劃（2021YFD1401000）,、國家自然科學基金（32072410）、教育部111項目（B07049）和陜西省自然科學基金重點項目（2019JZ-17）的資助,。
原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac326
編輯：劉小鳳
審核：郭 軍
