作物病蟲害監(jiān)測(cè)與治理團(tuán)隊(duì)在谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶介導(dǎo)小麥白粉病抗性的分子機(jī)制方面取得新進(jìn)展
作者：李強(qiáng) 來(lái)源： 發(fā)布日期：2022-07-27 瀏覽次數(shù)：
2022年7月26日,，我院作物病蟲害監(jiān)測(cè)與治理團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名學(xué)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(guò)蛋白組測(cè)序揭示了小麥響應(yīng)條銹菌和白粉菌侵染的異同，進(jìn)一步解析了谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶TaGSTU6通過(guò)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(duì)白粉病的抗性,，但對(duì)條銹病沒(méi)有作用的分子機(jī)制,。
條銹病和白粉病是世界范圍內(nèi)嚴(yán)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(jì),、有效和對(duì)環(huán)境安全的措施,，然而由于病菌毒性的頻繁變異導(dǎo)致品種抗性“喪失”，從而引起病害周而復(fù)始的流行危害,。解析小麥抗病性分子機(jī)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(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)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?zhǔn)?Pst 和 Bgt 侵染后蛋白水平的響應(yīng)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(duì)生物和非生物脅迫的響應(yīng),，但其介導(dǎo)小麥對(duì)條銹病和白粉病的抗性調(diào)控機(jī)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(biāo)記（Tandem mass tags,，TMT）技術(shù)對(duì)XM318- Pst （CYR32）和XM318- Bgt （E09）互作組合分別進(jìn)行了蛋白質(zhì)組學(xué)分析,，共鑒定到741個(gè)差異表達(dá)蛋白（DAPs）。生物信息學(xué)分析表明,，包括抗氧化活性和免疫系統(tǒng)過(guò)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(gè)DAPs對(duì) Pst 和 Bgt 的侵染都有響應(yīng),。依據(jù)表達(dá)倍數(shù)隨機(jī)選取12個(gè)DAPs進(jìn)行RT-qPCR分析,，其中11個(gè)mRNA表達(dá)水平與其蛋白質(zhì)表達(dá)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(yīng)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(dǎo)表達(dá),，但在XM318- Pst 中下調(diào)表達(dá),，在XM318- Bgt 中上調(diào)表達(dá)。利用病毒誘導(dǎo)的基因沉默敲除 TaGSTU6 后,，小麥對(duì)白粉病的抗性明顯減弱,，但對(duì)條銹病的抗性沒(méi)有明顯影響。利用Y2H,、BiFC,、Co-IP、Pull-down和LCI技術(shù)證實(shí)TaGSTU6與TaCBSX3互作,。敲除 TaCBSX3 亦顯著降低了小麥對(duì)白粉病的抗性,，對(duì)條銹病的抗性無(wú)明顯影響。在擬南芥中過(guò)表達(dá) TaGSTU6 與 TaCBSX3 ,，均增強(qiáng)了擬南芥對(duì)丁香假單胞菌（ Pseudomonas syringae pv. tomato , Pst DC3000）的抗性,。通過(guò)內(nèi)源激素水平測(cè)定，發(fā)現(xiàn)水楊酸的積累對(duì)TaGSTU6和TaCBSX3介導(dǎo)的小麥對(duì)白粉病抗性至關(guān)重要,，因此推測(cè)TaGSTU6和TaCBSX3互作可能通過(guò)SA途徑增強(qiáng)小麥對(duì)白粉病的抗性,，而對(duì)條銹病沒(méi)有作用。
沉默TaGSTU6和TaCBSX3后小麥對(duì)白粉病和條銹病的抗性表型及過(guò)表達(dá)后擬南芥對(duì)Pst DC3000的抗性表型
我院王保通教授和李強(qiáng)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(mèng)瑩參與了該項(xiàng)工作。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1401000）,、國(guó)家自然科學(xué)基金（32072410）,、教育部111項(xiàng)目（B07049）和陜西省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)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
