灰霉病是番茄主要的采后病害之一,灰霉病由灰霉菌侵染導(dǎo)致。目前,如何在保障果實(shí)正常成熟、形成優(yōu)良品質(zhì)的同時(shí)提升抗病性,是番茄產(chǎn)業(yè)亟待解決的難題。因此,發(fā)掘同時(shí)參與成熟進(jìn)程調(diào)控與抗病性形成的關(guān)鍵因子,對(duì)協(xié)同改良果實(shí)品質(zhì)和抗病性至關(guān)重要。
番茄MYC2-NOR/RIN蛋白復(fù)合體抵御灰霉病作用模式圖
灰霉菌是死體營(yíng)養(yǎng)型病原真菌,而茉莉酸是植物抵御此類病原菌侵害的核心防御激素。病原菌入侵誘導(dǎo)活性茉莉酸信號(hào)分子即茉莉酸-異亮氨酸積累,進(jìn)而通過(guò)核心轉(zhuǎn)錄因子MYC2啟動(dòng)并級(jí)聯(lián)放大茉莉酸防御信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。番茄果實(shí)成熟核心轉(zhuǎn)錄因子RIN和NOR是啟動(dòng)和調(diào)控成熟進(jìn)程的關(guān)鍵激活因子。
近日,中國(guó)科學(xué)院武漢植物園科研人員發(fā)現(xiàn),灰霉菌侵染能夠誘導(dǎo)番茄果實(shí)茉莉酸-異亮氨酸含量升高,而NOR或RIN基因敲除突變體使果實(shí)成熟受阻、灰霉病抗性減弱,且茉莉酸-異亮氨酸積累的誘導(dǎo)效應(yīng)受損。這表明,NOR和RIN是果實(shí)響應(yīng)灰霉病、激活茉莉酸防御途徑的關(guān)鍵因子。進(jìn)一步,研究解析了NOR和RIN如何通過(guò)MYC2激活茉莉酸信號(hào)通路發(fā)揮作用,提出了番茄果實(shí)響應(yīng)灰霉病的MYC2-NOR/RIN-ERF.F4-PR防御信號(hào)通路新機(jī)制:成熟調(diào)控因子NOR和RIN通過(guò)與茉莉酸信號(hào)核心樞紐MYC2形成蛋白復(fù)合體,增強(qiáng)灰霉菌誘導(dǎo)的茉莉酸-異亮氨酸信號(hào)積累,并直接協(xié)同激活下游轉(zhuǎn)錄因子ERF.F4的表達(dá);ERF.F4則特異性轉(zhuǎn)錄激活抗病關(guān)鍵執(zhí)行基因PR-STH2,增強(qiáng)果實(shí)對(duì)灰霉菌的防御能力。
上述研究揭示了成熟調(diào)控因子在果實(shí)抗病中的作用,提供了在不犧牲果實(shí)優(yōu)良成熟品質(zhì)前提下,通過(guò)靶向調(diào)控該復(fù)合體通路來(lái)協(xié)同提升果實(shí)抗病性的新策略。