西北農林科技大學葡萄種質資源與遺傳育種團隊在《New Phytologist》發表研究論文

?2021-03-07 17:22 ?78人閱讀 ? 雙一流大學網

  近日,西北農林科技大學園藝學院葡萄種質資源與遺傳育種團隊在《New Phytologist》雜志在線發表了題為“Overexpression of two CDPKs from wild Chinese grapevine enhances powdery mildew resistance in Vitis vinifera and Arabidopsis”的研究論文。園藝學院2021級博士研究生胡洋為該論文第一作者,文穎強教授為通訊作者。

 

  白粉病嚴重危害葡萄生產,每年造成巨大經濟損失。廣泛栽培的歐亞種葡萄品質優良,但對白粉病缺乏有效遺傳抗性。經鑒定,部分中國野生種葡萄(株系)高抗白粉病,是進行葡萄抗病分子育種的重要種質資源。Ca2+是植物細胞中重要的第二信使分子。當植物細胞受到病原物入侵刺激時,細胞質中的鈣離子濃度會發生周期性振蕩(即鈣信號)。鈣依賴蛋白激酶(CDPKs)通過其羧基端鈣調結構域(EF-hand)結合Ca2+并促使自身構象發生改變,暴露出激酶活性位點;然后,CDPKs通過結合底物蛋白或促使其磷酸化,將鈣信號轉化為磷酸化事件,進而將脅迫信號傳遞給下游的轉錄因子、蛋白激酶或末端代謝酶類等底物蛋白。因此,鈣依賴蛋白激酶可能在葡萄與白粉菌互作過程中發揮關鍵調控功能。該研究從高抗白粉病的華東葡萄株系白河-35-1中鑒定到兩個響應白粉菌誘導上調表達的I類CDPK基因(VpCDPK9/13);通過遺傳轉化獲得了VpCDPK9/13-YFP的過表達轉基因葡萄株系及VpCDPK9-YFP的過表達轉基因擬南芥株系??共⌒澡b定結果表明,轉基因材料的白粉病抗性相對于野生型顯著增強,且主要歸因于白粉菌誘導的寄主細胞過敏性死亡、細胞壁沉積和過氧化氫積累,并依賴于乙烯和水楊酸信號;生化分析表明,VpCDPK9/13均可以通過與VpMAPK3、VpMAPK6、VpACS1和VpACS2相互作用,調控后者磷酸化與蛋白質積累進而參與調控乙烯生物合成;田間葡萄葉片激素測定結果顯示:乙烯在抗白粉病野生葡萄株系中積累水平較高,而在感白粉病野生葡萄株系中積累極低。該現象在歐洲葡萄中不存在,表明乙烯可能在中國野生葡萄抗白粉病過程中發揮重要功能。該研究為利用中國野生葡萄抗病基因資源進行栽培葡萄抗病分子育種提供了理論依據。

 

  該研究由園藝學院和馬里蘭大學合作完成,受到國家重點研發計劃、國家自然科學基金項目和美國NSF項目的資助。

 

  原文鏈接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.17285

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