Plant Physiology | 华中农业大学桃课题组揭示乙烯响应转录因子PpERF98负调控桃对流胶病菌抗性的分子机理

以下文章来源于植物生理PlantPhysiol ，作者PP

近日，华中农业大学桃课题组在国际权威期刊Plant Physiology发表了题为“Two interacting ethylene response factors negatively regulate peach resistance to Lasiodiplodia theobromae”的研究论文，揭示了桃的两个ERF转录因子PpERF98与PpERF1相互作用共同介导茉莉酸/乙烯信号途径的ERF分支，负调控桃对流胶病菌Lasiodiplodia theobromae的抗性。

流胶病是桃树栽培过程中常见的主要病害之一，多发生于我国长江流域及其以南的高温高湿地区。该病危害桃树的主干、主枝等部位，造成组织坏死并伴随大量胶体外溢，导致树势衰弱、果实产量和品质下降，严重影响桃的经济价值。葡萄座腔菌科（Botryosphaeriaceae）真菌L. theobromae是一种强致病力的半活体营养型真菌，是引起桃流胶病的主要致病菌之一，可引起葡萄和杨树溃疡病、苹果轮纹病以及茶树叶斑病等。乙烯、茉莉酸和水杨酸等激素在植物的抗病防御反应中起着重要的作用。我们前期的研究结果表明外源乙烯和茉莉酸甲酯增加桃对流胶病菌L. theobromae的敏感性，而水杨酸增加桃的抗性（Zhang et al., 2021, Horticulture Research），但是其背后的分子机制尚不明晰。

ERF家族成员广泛参与植物响应病原菌的侵染，其家族成员ERF1和ORA59被证实是调控茉莉酸/乙烯和水杨酸抗性信号通路的关键节点。作者对接种流胶病菌L. theobromae的桃枝条进行转录组和qRT-PCR分析，发现与拟南芥ERF98同源的两个基因PpERF98-1和PpERF98-2受L. theobromae或外源乙烯处理显著上调表达，且在流胶病敏感的桃品种中转录水平更高，但是ERF98参与调控植物应答生物胁迫尚未见报道。本研究通过PpERF98-1/2沉默和过表达桃苗和番茄植株的抗性分析，确认了这两个基因负调控桃对流胶病菌L. theobromae的抗性。PpERF98-1/2沉默植株的水杨酸和茉莉酸含量均增加，但是与茉莉酸/乙烯途径相关的PpPR3、PpPR4和PpCHI表达减少，与水杨酸相关的病程相关蛋白PpPR1和PpPR2表达水平显著增加，表明PpERF98-1/2可能通过介导这两条途径调控桃对L. theobromae的抗性。

图1. 流胶病菌L. theobromae显著诱导PpERF98-1/2表达，且在病原菌敏感的桃品种中高表达

酵母自激活和亚细胞定位实验证实PpERF98-1/2是定位于细胞核的转录激活子。进一步实验发现PpERF98-1和PpERF98-2自身形成同源二聚体或相互作用形成异源二聚体，通过GCC-box直接靶向茉莉酸/乙烯信号通路上的关键转录因子PpERF1基因的启动子并激活其表达，介导茉莉酸/乙烯信号通路的ERF分支。同时，PpERF98-1/2也可以与PpERF1蛋白形成异源二聚体来进一步放大茉莉酸/乙烯信号通路的ERF分支，从而削弱依赖于水杨酸的抗病防御反应。此外，PpERF98-1/2也可以直接激活PpPR3、PpPR4和PpCHI的转录。该研究揭示了乙烯基于PpERF98-PpERF1转录级联参与调控桃对L. theobromae易感性的分子机制，为桃的抗病分子育种提供了重要的基因资源。

华中农业大学园艺林学学院刘军伟副研究员为该论文的通讯作者，博士后张东梅为论文第一作者。华中农业大学李国怀教授和刘继红教授、意大利都灵大学Francesca Cardinale教授参与并指导了这项研究工作。本研究得到了国家自然科学基金（32202410和32172516）、国家现代桃产业技术体系（CARS-30）的经费资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiad279

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！