辽宁省农业科学院联合沈阳农业大学在普通菜豆TGA基因家族研究中取得重要进展

普通菜豆（Phaseolus vulgaris）产量约占全球食用豆类总产量的50%，仅次于大豆和花生，是世界上种植面积最大的食用豆类。尖镰孢菌菜豆专化型（Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli）引起的普通菜豆镰孢菌枯萎病最为严重的一种真菌性土传病害，是造成普通菜豆严重减产的重要原因。

近日，辽宁省农业科学院作物研究所与沈阳农业大学农学院联合在国际知名网络期刊《Frontier in Genetics》发表了题为“Genome-wide identification of the TGA genes in common bean (Phaseolus vulgaris) and revealing their functions in response to Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli infection”的研究论文，首次全面分析了普通菜豆水杨酸途径关键调控因子TGA基因家族成员的结构特征与生物学功能，为研究TGA基因家族在普通菜豆生长、发育和抗病性调控中的作用奠定了基础，为揭示TGA基因家族在普通菜豆抗性育种中的潜在用途提供了指南。

普通菜豆主要通过抗性调控基因激活自身抗病相关反应，阻碍枯萎病原菌的侵染。因此，挖掘并利用抗性基因将成为普通菜豆镰孢菌枯萎病绿色防控和高抗品种培育的重要手段。TGA结合转录因子作为植物抗病性关键调节因子参与调控植物防御病原入侵的分子机制。本研究对普通菜豆TGA基因家族进行全基因组鉴定和特征分析，结果表明普通菜豆全基因组含有8个TGA基因，分为4个亚组并分布在6条染色体上。普通菜豆TGA基因家族成员（PvTGAs）具有相同的保守bZIP和DOG1结构域，但不同家族成员具有各自特殊的序列结构。系统发育和同源分析解释了PvTGA基因与豆科植物TGA基因具有非常密切的遗传关系，其中PvTGA03和PvTGA05可能在进化过程中发挥重要作用。转录组数据分析结果表明，PvTGA基因表达水平具有明显的组织特异性。接种枯萎病原菌后，PvTGA03和PvTGA07的表达量在抗病和感病基因型材料之间存在显著差异。在水杨酸诱导下，PvTGA03、PvTGA04、PvTGA06、PvTGA07和PvTGA08的表达水平变化明显。以上结果表明，PvTGA03和PvTGA07在参与SA介导的镰孢菌枯萎病防御反应中发挥了关键作用，这些研究成果将有助于挖掘TGA基因家族对枯萎病抗性具有正向贡献的优异单倍型，揭示其演化规律和地理分布等特性，创制普通菜豆优异抗病种质资源。研究结果将为普通菜豆枯萎病抗性分子改良，相关分子机制的研究奠定基础。

辽宁省农业科学院作物研究所黄宇宁助理研究员，在读硕士生刘玉并列为本论文第一作者，辽宁省农业科学院作物研究所薛仁风研究员，沈阳农业大学农学院钟超讲师为论文共同通讯作者。此外，辽宁省农业科学院作物研究所丰明副研究员、葛维德研究员、在读博士生李钊也参与了此项研究。该研究得到了国家自然科学基金、国家食用豆现代农业产业技术体系、中央引导地方科技发展专项资金自由探索项目、辽宁省农业科学院学科建设计划等项目的资助。

原文链接：

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fgene.2023.1137634/full

本文转载自植物科学最前沿

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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