沈阳农大马跃团队解析miR7125-MdARF1 通过响应水杨酸信号促进木质素合成进而增强苹果对炭疽病的抗性机制

植物科学最前沿 · 公众号 · · 2024-07-02 16:34

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2024年6月9日，沈阳农业大学马跃教授团队在Plant Biotechnology Journal期刊，在线发表了题为“The miR7125-MdARF1 module enhances the resistance of apple to Colletotrichum gloeosporioides by promoting lignin synthesis in response to salicylic acid signalling”的研究论文。深入研究了引起苹果炭疽病的病原 C. gloeosporioides 侵染下，苹果水杨酸积累与木质素生物合成之间的调控关系。解析了miR7125-MdARF-MdWRKY46通路响应水杨酸信号，进而增强木质素生物合成，并最终提升苹果对炭疽病的抗性的机制。这一发现在分子水平上提供了苹果应对真菌病害的新机制，同时也为培育抗病苹果品种提供了理论基础和潜在的基因操作靶点。

苹果作为全球重要的经济作物，长期面临着多种真菌病害的威胁。其中由 Colletotrichum gloeosporioides 引起的苹果炭疽病，近十年来已成为危害苹果最为严重的病害之一，它主要侵害果实，同时也对叶片造成不可忽视的损害。在植物防御病害的过程中，水杨酸（Salicylic Acid, SA）与木质素在植物抗病过程中扮演着举足轻重的角色。SA在促进木质素生物合成中发挥着关键作用，然而该过程的具体分子机制研究尚不清楚。

该课题组前期研究已经证实，MdMYB46能够调控木质素生物合成基因（如 MdCAD、MdCOMT、MdCCR ）的表达促进木质素的合成，提高苹果渗透胁迫的能力。鉴于木质素含量的增加能有效增强植物的抗病性，因此本研究发现，苹果 MdMYB46 过表达植株对炭疽病的抗病性显著增强。首先利用酵母单杂技术筛选到 MdMYB46 上游转录因子MdARF1，接着又通过农杆菌介导的转化方法成功获得了 MdARF1 过表达的转基因苹果株系，功能分析证实了 MdARF1 基因的过表达能够显著增强苹果对炭疽病的抗性。

研究者进一步发现， MdARF1 受miR7125负调控，通过对过表达miR7125的转基因苹果愈伤和瞬时转化的苹果叶片功能分析，证明miR7125的过表达导致苹果对炭疽病的易感性增加。并且分析出miR7125的启动子上有响应SA的作用元件。本研究发现了在接种炭疽菌后，苹果叶片中内源SA含量显著上升，导致miR7125的表达水平下调，而下游 MdARF1 和 MdMYB46 的表达水平则显著升高，从而促进了木质素合成，增强了苹果抗病性的机制。

沈阳农业大学植物保护学院王丰博士为共同通讯作者、硕士研究生刘新美为第一作者，园艺学院代红艳教授为共同第一作者、中国农科院蔬菜育种研究所张锋博士、教育部和辽宁省共建设施园艺重点实验室陈俊琴副教授，山东省果树研究生何平研究员，在读博士生王俊和史佳俊同学参与了项目研究。该研究得到了国家自然科学基金项目（No. 32272655）和辽宁省教育厅一般项目（No. LJKZ0647）的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/pbi.14401

沈阳农大马跃团队解析miR7125-MdARF1 通过响应水杨酸信号促进木质素合成进而增强苹果对炭疽病的抗性机制

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