Hortic Res | 延安大学联合多家单位揭示SlWRKY30和SlWRKY81协同调控番茄抗青枯病的机制

番茄（Solanum lycopersicum）在世界各地广泛栽培，是具有重要经济价值的水果和蔬菜兼用作物。由劳尔氏菌（Ralstonia solanacearum）引起的青枯病是番茄上最重要的病害，目前尚没有有效的治理手段，堪称番茄“癌症”，常常导致大面积死苗而严重影响产量和生产效益。揭示抗青枯病机制从而开展番茄抗青枯病遗传改良被认为是生产上解决番茄青枯病问题的最有效手段。然而，目前人们对番茄抗青枯病机制的认识还十分有限。

2023年3月，Horticulture Research 上线了（Advance Access）延安大学、福建农林大学和聊城大学合作完成的题为SlWRKY30 and SlWRKY81 synergistically modulate tomato immunity to Ralstonia solanacearum by directly regulating SlPR-STH2  的研究论文。

植物应答病原菌的防御反应在很大程度上受到转录水平的调节，各种转录因子在其中起十分重要的调节作用。WRKY蛋白是植物中最大的TF家族之一，其成员包含至少一个保守的WRKY结构域，通过与靶基因启动子区域中的W-box [(C/T)TGAC(C/T)]结合，直接激活或抑制靶基因的表达，从而正或负调控植物的免疫反应。一些WRKY TFs通过改变其转录或与其它WRKY成员通过转录水平或蛋白水平上的互作构成WRKY-WRKY调控网络，以实现对植物免疫快速而有效地激活。然而，WRKY TF如何互作调控番茄抗青枯病尚不清楚。

该研究通过分析番茄WRKY第三亚家族成员SlWRKY30、SlWRKY41、SlWRKY52、SlWRKY53、SlWRKY54、SlWRKY59、SlWRKY80和SlWRKY81在青枯菌侵染和外源水杨酸（salicylic acid，SA）处理后的表达变化，发现青枯菌侵染和外源SA处理显著诱导了SlWRKY30的表达，转录激活活性和亚细胞定位分析发现SlWRKY30具有转录激活活性且定位于细胞核。随后，该研究通过对SlWRKY30过量表达番茄株系（OE6和OE8）、沉默株系（TRV:Slwrky30）和对照株系的青枯菌侵染后的抗性分析、DAB和Tryblue染色发现，SlWRKY30正调控了番茄对青枯病的抗性。RNA-seq和RT-qPCR分析发现，青枯菌侵染后SlWRKY30上调一组病程相关蛋白SlPR-STH2a、SlPR-STH2b、SlPR-STH2c和SlPR-STH2d （随后称SlPR-STH2）的表达，且他们氨基酸序列同源性超过70%。先前研究表明，病原菌侵染可以强烈诱导SlPR-STH2基因的表达以及不同物种中SlPR-STH2蛋白具有较高的保守性。进一步，双荧光素报告系统和EMSA结果表明，SlWRKY30通过直接与启动子中的W-box结合来激活SlPR-STH2的表达。上述这些研究结果表明SlWRKY30通过直接激活SlPR-STH2的表达增强了番茄对青枯病的抗性。

该研究进一步通过分子生物学和生化实验证实，SlWRKY30与SlWRKY Ⅲ亚族成员SlWRKY81存在蛋白质相互作用。此外，SlWRKY81的沉默降低了番茄对青枯病抗性，且SlWRKY81通过直接与启动子中的W-box结合来激活SlPR-STH2的表达。最后，通过烟草瞬间表达系统和EMSA证实了SlWRKY30与SlWRKY81通过蛋白互作进协同激活了相关蛋白SlPR-STH2的表达。综述所述，SlWRKY30和SlWRKY81通过协同激活SlPR-STH2的表达提高了番茄对青枯病的抗性。

华南农业大学博士后党峰峰（现为延安大学青年教师）和福建农林大学林金辉博士（现为福建省农业科学院助理研究员）为该论文的共同第一作者。延安大学王延峰教授、福建农林大学何水林教授和聊城大学丁飞副教授为该论文的通讯作者。华南农业大学房裕东和李亚静博士生也参与了该研究工作。该研究得到了中国博士后基金（2020M682732）、广东省青年联合基金（2019A1515110239）和延安大学生物学学科重点建设项目（301200085）的资助。

作者介绍

党峰峰博士，2009年6月本科毕业于延安大学，2012年6月硕士毕业于福建农林大学；2012年7月到2014年7月，香港中文大学深圳研究院从事辣椒育种工作；2019年3月博士毕业于浙江大学；2019年10月到2022年12月，在华南农业大学从事博士后研究。在硕士、博士和博士后期间工作主要围信号分子和转录因子在调控茄科作物响应病原菌侵染的分子机制研究，在导师指导下提出了辣椒抗青枯病鉴定方法与分级标准，发现了高温高湿下辣椒抗青枯病的调控基因，相关成果以第一作者或通讯作者发表在Horticulture Research（2023，SlWRKY30）、Journal of Experimental Botany（2019，CaWRKY41）、Plant Cell & Environment（高被引，2013，CaWRKY40）、和Molecular Plant Pathology（2014，CaWRKY58）等中科院一区学术期刊上，SCI它引450余次，主持科研项目4项。2022年12加入延安大学生命科学学院，主要围绕设施栽培中弱光和高温高湿条件下茄科作物（辣椒和番茄）与病原菌互作的遗传调控网络展开研究。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad050

转自：“园艺研究”微信公众号

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