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PlOS Biology | 园艺学院颜爽爽老师揭示黄瓜维管发育和霜霉病抗性机制

作者:    日期:2020/03/25 10:21:17    人气:10

    近日,Plos Biology 在线发表了园艺学院曹必好团队颜爽爽讲师题为“CsIVP functions in vasculature development and downy mildew resistance in cucumber”的研究论文(https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000671)。该论文揭示了黄瓜bHLH转录因子CsIVP通过直接结合维管发育相调节因子CsYAB5,CsBP,CsAUX4启动子,调控维黄瓜管系统发育。另外,该研究还发现CsIVP与SA信号转导途径CsNIMIN1蛋白直接互作,参与黄瓜霜霉病抗性。

    作物驯化促进了农业和人类社会发展,人为选择使栽培品种具有良好的农艺性状,但丢失了抗逆性状。植物受到病原体感染,防御反应产生代价是生长和繁殖能力降低。尽管对驯化的基础有所研究,但共调控发育和抗病的潜在机制仍不清楚。维管影响植物器官形态发育,也通过运输激素、蛋白质和RNA参与植物抗病过程。目前还没有维管调节因子被证实直接参与植物抗性。

    通过对黄瓜韧皮部激光显微切割-转录组分析,发现了一个在果实维管束高量表达的bHLH转录因子CsIVP。CsIVP在黄瓜维管组织特异表达,干扰转基因植株维管系统发育紊乱,生殖器官发育异常,维管中生长素含量升高。互作分析发现,CsIVP直接结合在维管发育调节因子CsYAB5,CsBP和生长素信号途径CsAUX4启动子上,调控其表达。对下游CsYAB5基因功能分析发现, CsYAB5在黄瓜器官远轴端和维管组织表达,干扰转基因植株出现维管系统紊乱等CsIVP类似表型。另外,CsIVP干扰转基因植株在温室和人工气候室条件都表现出霜霉病抗性,且水杨酸含量升高。互作分析发现CsIVP与水杨酸信号途径CsNIMIN1蛋白直接互作。 综上,该研究结果表明黄瓜CsIVP是一个新型维管调节因子,通过直接调控维管调节因子CsYAB5和CsBP,以及生长素信号基因CsAUX4调节维管发育,进而影响器官形态。另外,证实了CsIVP作为一个抑制因子,通过CsNIMIN1参与的SA信号途径参与黄瓜霜霉病抗性。该研究建立了黄瓜器官发育和抗病性之间的联系,也为培育抗霜霉病黄瓜新品种提供了理论基础。

    华南农业大学园艺学院颜爽爽讲师为该论文的第一作者,中国农业大学张小兰教授为通讯作者。此文章中主要承担CsIVP表达分析,转基因,转录组分析以及抗病性实验工作,互作分析和CsYAB5表达分析以及互作分析工作合作完成。该工作得到了张小兰教授主持的国家重点研发计划,国家自然科学基金,111引智基地项目以及颜爽爽主持的广东省自然科学基金等项目的资助。

 颜爽爽老师所在实验室人员合照