浙江大学梁岩教授团队发现番茄胞质类受体激酶SlRIPK调控番茄广谱抗病性

番茄（Solanum lycopersicum）因其风味佳且营养丰富深受消费者喜爱，是我国广泛栽培的蔬菜之一。但在其栽培过程中常有多种病害发生，严重制约番茄产量和品质，比如，主要的细菌性病害：青枯菌（Ralstonia solanacearum）引起的番茄青枯病和胡萝卜软腐果胶杆菌（Pectobacterium carotovorum）引发的软腐病，主要的真菌性病害：灰葡萄孢（Botrytis cinerea）引起的番茄灰霉病以及尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）引起的番茄枯萎病等。而培育广谱抗病品种是保证番茄产量和品质，实现“提质增效、绿色发展”的有效手段之一，因此，农业生产中亟须挖掘不影响产量性状的广谱抗病新基因。

2022年9月，Horticulture Research上线了（Advance Access）浙江大学梁岩教授团队题为Tomato receptor-like cytosolic kinase RIPK confers broad-spectrum disease resistance without yield penalties 的研究论文。

本研究发现过表达番茄胞质类受体激酶SlRIPK的转基因番茄植株表现出对上述不同病原菌的抗性；同时，过表达SlRIPK的转基因植株没有表现出明显的生长迟缓或产量损失。因此，番茄SlRIPK为培育广谱抗病品种提供了新的基因资源。

活性氧信号在植物的多层免疫系统中起作用，增强活性氧信号通常可以诱导植物产生广谱抗病性，但过多的活性氧常常导致氧化胁迫，抑制植物生长发育。因此，直接增加活性氧积累培育广谱抗病品种尚未成功。梁岩教授实验室在前期研究中发现，拟南芥胞质类受体激酶AtRIPK调控了多层免疫系统的活性氧信号（Li et al., Mol Plant, 2021, Spotlight: Mol Plant, 2021; Trends Plant Sci, 2022），AtRIPK不仅通过磷酸化激活NADPH氧化酶（RBOHD）产生活性氧，同时也调控了NADPH的产生，为RBOHD提供“燃料”（Wu et al., Mol Plant, 2022）。本研究中，作者鉴定了番茄SlRIPK基因，利用CRISPR/Cas9技术构建了slripk突变体，相比于野生型，slripk突变体中活性氧降低，并对上述四种病原细菌和真菌都表现为感病；与突变体相反，SlRIPK过表达转基因植株表现出对上述四种病原菌更抗病（如图）；而且SlRIPK的突变并不影响番茄的生长发育和果实产量。因此，该研究提供了一种通过增加活性氧培育广谱抗病品种的新思路，即挖掘响应病原菌后介导广谱活性氧迸发的调控组分，正常生长条件下，这些调控组分并不诱导活性氧信号产生，不影响植物的生长发育，但在病原菌侵染后，过表达的活性氧调控组分诱导大量活性氧瞬时增加，从而介导更强的免疫反应，提高植物的广谱抗病性。

Figure Overexpression of SlRIPK confers resistance to tomato against a range of pathogens

图 lRIPK过表达增强了番茄对不同病原菌的抗性，包括：青枯菌（Ralstonia solanacearum）、胡萝卜软腐果胶杆菌（Pectobacterium carotovorum）、灰葡萄孢菌（Botrytis cinerea）以及尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）

浙江大学生物技术研究所的博士研究生王冉为论文第一作者，梁岩教授为论文通讯作者。此外，浙江大学蔬菜研究所的周艳虹教授和周杰教授也参与了该研究。相关工作得到国家重点研发计划（2018YFD1000800）和国家自然科学基金等项目的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac‍207

转自：“园艺研究”微信公众号

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