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    北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所白菜課題組在大白菜抗霜霉病分子機(jī)理研究方面取得突破性進(jìn)展

    放大字體  縮小字體 時間:2023-07-10 08:22 來源:北京市農(nóng)林科學(xué)院 原文:
    核心提示:近日,Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了蔬菜研究所白菜課題組題為Wall-associated kinase BrWAK1 confers resistance to downy mildew in Brassica rapa的研究論文,基于圖位克隆鑒定到大白菜抗霜霉病新基因BrWAK1,系統(tǒng)解析了BrWAK1參與霜霉病抗性的分子機(jī)理,并探討了該基因在抗病分子育種中的應(yīng)用潛力。
      近日,Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了蔬菜研究所白菜課題組題為Wall-associated kinase BrWAK1 confers resistance to downy mildew in Brassica rapa的研究論文,基于圖位克隆鑒定到大白菜抗霜霉病新基因BrWAK1,系統(tǒng)解析了BrWAK1參與霜霉病抗性的分子機(jī)理,并探討了該基因在抗病分子育種中的應(yīng)用潛力。
     
      大白菜(Brassica rapa L. ssp. pekinensis)起源于我國,是我國第一大蔬菜作物。霜霉病是由專性寄生霜霉菌(Hyaloperonospora parasitica)引起的卵菌病害,是危害大白菜的三大病害(病毒病、霜霉病和軟腐病)之一,該病流行范圍廣、發(fā)病速度快,對白菜的產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重影響,培育霜霉病抗性品種是解決這一難題最有效的途徑之一。
     
      該團(tuán)隊以大白菜抗霜霉病自交系T12-19和感病自交系91-112為親本構(gòu)建的DH群體、以及衍生的高代回交、自交群體為材料,經(jīng)過近十年的精細(xì)定位研究,鑒定到了抗病候選基因BrWAK1,編碼一個細(xì)胞壁關(guān)聯(lián)的蛋白激酶(Wall-associated kinase,WAK)。
     
      進(jìn)一步的研究表明,病原菌侵染能夠顯著誘導(dǎo)抗病自交系T12-19中水楊酸合成和BrWAK1的表達(dá)上調(diào),噴施水楊酸也能夠誘導(dǎo)BrWAK1的表達(dá)上調(diào),啟動子序列分析發(fā)現(xiàn)抗病自交系中BrWAK1的啟動子中增加了水楊酸響應(yīng)元件,水楊酸的反饋調(diào)控可能在抗病中發(fā)揮重要作用。利用轉(zhuǎn)基因和基因編輯驗證了BrWAK1的功能,在感病自交系91-112中過量表達(dá)BrWAK1可以顯著增強(qiáng)其抗病性,而在抗病自交系T12-19中敲除BrWAK1能夠增強(qiáng)其感病性;構(gòu)建BrWAK1重要結(jié)構(gòu)域的嵌合載體,通過瞬時轉(zhuǎn)化研究發(fā)現(xiàn),BrWAK1的胞外半乳糖醛酸結(jié)合結(jié)構(gòu)域(GUB)的變異是感病自交系91-112喪失抗性的主要原因。此外,我們還發(fā)現(xiàn)BrWAK1能夠與BrBAK1發(fā)生相互作用,并導(dǎo)致下游絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)級聯(lián)反應(yīng),從而觸發(fā)抗病防御反應(yīng)。
     
      綜上所述,本研究系統(tǒng)解析了BrWAK1參與大白菜抗霜霉病免疫反應(yīng)的分子機(jī)理,并發(fā)現(xiàn)BrWAK1轉(zhuǎn)基因白菜的生物量沒有顯著變化,展現(xiàn)了該基因在大白菜霜霉病抗性改良中的潛在應(yīng)用價值。
     
      蔬菜研究所張彬副研究員和蘇同兵研究員為該論文的第一作者,于拴倉研究員與張鳳蘭研究員為共同通訊作者,該研究得到了得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、北京市種質(zhì)創(chuàng)制和品種選育聯(lián)合攻關(guān)、國家自然科學(xué)基金等項目和北京市農(nóng)林科學(xué)院杰出科學(xué)家培育項目的資助。該團(tuán)隊近年來以提高白菜產(chǎn)量、抗病和抗逆性為主要目標(biāo),基于基因組學(xué)、馴化選擇分析和圖位克隆等手段,鑒定了一批控制白菜開花、抗病、抗逆及其形態(tài)建成相關(guān)的功能基因,研究成果先后發(fā)表在Molecular Plant、Plant Biotechnology Journal、Cell Reports、Plant Cell forbid Environment和Journal of Experimental Botany等雜志上。
    日期:2023-07-10
     
     
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