近日,，我院真菌多樣性與真菌病害調控技術研發(fā)團隊在鉀營養(yǎng)調控免疫,、促進植物抗病性機理方面取得新進展。相關研究以“Changes in planta K nutrient content altered the interaction pattern between Nicotiana benthamiana and Alternaria longipes ”為題發(fā)表在《Plant, Cell & Environment》上,。我院博士生杜友偉,、劉廣利和賈宏辰為該論文的共同第一作者,，孫廣宇教授和梁曉飛副教授為共同通訊作者,。
鉀營養(yǎng)元素作為一種植物體內大量元素影響植物生長發(fā)育,，并在增強植物抗病能力方面發(fā)揮重要作用。合理利用鉀肥可以增強作物對大量病原菌的抗性,，如在充足鉀（高鉀）水平下蘋果樹對腐爛病菌的抗性達到近乎免疫的程度,。然而，鉀營養(yǎng)促進植物免疫以及影響植物-病原菌互作模式的機制尚不清楚。
該研究以煙草赤星病害體系為對象,，解析了病原菌和植物在不同鉀水平下的動態(tài)互作模式,，發(fā)現(xiàn)在不同鉀含量的植物中，植物和病原菌分別采用不同的策略相互斗爭,。在高鉀條件下,，煙草在受赤星病菌侵染時主要通過激活 NLRs 家族免疫蛋白 NbRPM1 , NbR1B23 和 NbNBS12 的表達，提高病程相關蛋白表達,、促進活性氧迸發(fā)和抗菌代謝物的合成積累,，抑制病原菌的侵染和擴展。病原菌在侵染低鉀煙草時,，通過提高毒素相關基因的表達,、調動分泌蛋白LKCSP與NbR1B23互作，抑制植物抗性,；而在侵染高鉀煙草時,，則通過提高胞壁降解酶相關基因表達，并調動分泌蛋白HKCSP1,、HKCSP2分別與NbRPM1和PR5互作,，抑制植物抗病能力。二者斗爭的結果是：在低鉀下病原菌占據(jù)上風,，成功侵染并嚴重致病,，而在高鉀下寄主植物完勝病原菌，抗病性顯著增強,、有效抵御病原菌危害,。該研究發(fā)現(xiàn)鉀元素提高植物免疫的新機制，并繪制了植物與病原菌在不同鉀營養(yǎng)條件下相互斗爭的新景觀,，為植物營養(yǎng)元素影響植物-病原物“軍備競賽”理論提供了新見解,。
不同鉀營養(yǎng)水平下植物-病原菌互作模式圖
本研究得到了國家重點研發(fā)項目、國家自然科學基金和國家蘋果現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術體系等項目的資助,。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14956
編輯：劉小鳳
審核：郭 軍
