近日，Plant Physiology在線發(fā)表了園藝學(xué)院果樹生物技術(shù)實驗室渠慎春教授團隊題為“MicroRNA candidate miRcand137 in apple is induced by Botryosphaeria dothideafor impairing host defense”的研究論文，闡明了miRcand137-ERF14蘋果輪紋病抗性調(diào)控模塊，揭示了B. dothidea侵染下感病品種‘富士’蘋果和抗性種質(zhì)湖北海棠miRcand137的表達調(diào)控差異，為野生蘋果種質(zhì)的輪紋病抗性機制提供了新的分子基礎(chǔ)。

 

　　病害是威脅蘋果（Malus domesticaBorkh.）安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。葡萄座腔菌Botryosphaeriaceae dothidea引起的蘋果輪紋病（Physalospora piricolaNose）和鏈格孢屬蘋果專化型（Alternaria alternataf. sp. mali）引起的斑點落葉病是世界范圍內(nèi)最重要的蘋果病害，嚴重制約蘋果產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。由于病原真菌潛伏侵染的特性，蘋果病害監(jiān)測耗時費力，常規(guī)化學(xué)防治措施也給環(huán)境帶來巨大壓力，因此，提高栽培品種的抗病性是蘋果產(chǎn)業(yè)的重大需求。解析抗性種質(zhì)的抗病機制能夠為蘋果抗病性改良提供方向，具有重要的理論和應(yīng)用價值。

 

　　MicroRNA （miRNA） 介導(dǎo)的基因沉默是植物——病原菌相互作用中的主要基因表達調(diào)控途徑。響應(yīng)于病原菌侵染的寄主miRNA可能激活植物免疫反應(yīng)從而賦予寄主抗病性，也可能促進病原菌的入侵和定殖。然而，植物與病原菌互作過程中miRNA的表達調(diào)控機制尚未完全闡明，特別是那些在抗性/感病種質(zhì)間差異表達的miRNA。該研究從湖北海棠和“富士”蘋果中鑒定出響應(yīng)于輪紋病病原菌侵染上調(diào)表達的miRcand137，其依賴堿基互補配對直接介導(dǎo)ERF14mRNA的剪切，并能觸發(fā)次級siRNA放大對目標(biāo)基因的沉默效應(yīng)。ERF14轉(zhuǎn)錄因子激活幾個蘋果PR基因的啟動子促進其表達，有助于蘋果對B. dothidea的防御；miRcand137抑制ERF14介導(dǎo)的抗真菌免疫反應(yīng)，不僅加速寄主癥狀的發(fā)展，同時促進病原菌的定殖。B. dothidea作用于MIRCAND137上游調(diào)控序列的W-box促進其轉(zhuǎn)錄，可能將誘導(dǎo)寄主miRcand137表達作為一種侵染策略。與感病品種“富士”蘋果相比，抗性種質(zhì)湖北海棠miRcand137前體上的差異堿基引起成熟miRNA的低效加工，減少了病原菌誘導(dǎo)的miRcand137積累，進而賦予湖北海棠較強的輪紋病抗性。

 

　　園藝學(xué)院果樹生物技術(shù)實驗室鐘山青年研究員余心怡為本論文的第一作者，渠慎春教授為通訊作者。果樹生物實驗室博士侯應(yīng)軍、博士生曹麗芳和周停停，以及王三紅教授參與了該工作。

 

　　2021年10月，Horticulture Research在線發(fā)表了園藝學(xué)院果樹生物技術(shù)實驗室渠慎春教授團隊題為“MdWRKY75eenhances resistance to Alternaria alternatain Malus domestica”的研究論文，揭示MdWRKY75e增強蘋果的斑點落葉病抗性的分子機制。

 

　　該研究從團隊育成的優(yōu)良蘋果品種“蘇帥”中鑒定出斑點落葉病病原菌A. mali侵染后差異表達的MdWRKY75e，利用遺傳轉(zhuǎn)化手段導(dǎo)入GL-3蘋果中，通過分子和表型分析進行鑒定，獲得過表達MdWRKY75e的轉(zhuǎn)基因蘋果株系。病原菌接種后，通過對轉(zhuǎn)基因株系的表型和病情指數(shù)統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)MdWRKY75e基因蘋果植株對斑點落葉病的抗性增強。利用VIGS系統(tǒng)沉默GL-3蘋果的內(nèi)源MdWRKY75e基因，發(fā)現(xiàn)沉默MdWRKY75e提高了植株對斑點落葉病病原菌侵染的敏感性。MdWRKY75e改變MdLAC7基因的表達水平。利用酵母單雜交、EMSA和雙熒光素酶報告系統(tǒng)證實MdWRKY75e作用于MdLAC7啟動子激活其表達，促進漆酶的生物合成以及木質(zhì)素的積累，進而提高蘋果對斑點落葉病的抗性。

 

　　園藝學(xué)院果樹生物技術(shù)實驗室博士侯應(yīng)軍為本論文的第一作者，渠慎春教授為通訊作者。

 

　　以上研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、江蘇省高等學(xué)校重點學(xué)科發(fā)展計劃、中央高校基本科研專項資金和江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項目的資助。