王强教授团队在作物次生代谢调控研究中取得重要进展

2022-11-02 16:19:38作者:傅竞也 审稿:戢俊臣 来源:国家重点实验室 点击数:

  

植物产生多种多样的次生代谢物应对外界胁迫,其中植保素为具有广谱抑菌活性的小分子次生代谢物,其代谢途径受到多种信号的精细调控。近日,王强教授团队揭示了玉米转录因子ZmEREB92与ZmMYC2互作介导茉莉酸和乙烯信号进而调控玉米植保素以应对禾谷镰刀菌侵染的分子机制。

禾谷镰刀菌为作物主要病原菌,能引起玉米茎腐病、小麦赤霉病等严重病害。玉米植保素(MTPs)对禾谷镰刀菌具有显著抑制作用,在禾谷镰刀菌侵染玉米时大量积累,同时也受到植物激素茉莉酸与乙烯的协同诱导。该研究发现转录因子ZmEREB92正调控玉米植保素合成基因(MBGs)的表达,敲除该基因后玉米植保素合成基因的诱导表达被显著削弱,植保素积累也显著降低,玉米叶片对禾谷镰刀菌侵染更加敏感,且外源茉莉酸和乙烯的联合处理不能完全恢复其抗性。进一步分析发现,玉米bHLH家族转录因子ZmMYC2能够直接靶向并上调玉米植保素合成基因的表达,且通过与ZmEREB92互作协同增强植保素合成基因的表达,促进玉米植保素合成通路在病原菌侵染下的快速激活。此外,茉莉酸信号抑制因子ZmJAZ14能竞争性地分别与ZmEREB92和ZmMYC2结合,破坏ZmEREB92-ZmMYC2的协同作用,进而抑制玉米植保素合成基因的表达和植保素积累。该研究为作物代谢调控和植物激素信号互作增加了新的理解,对研究作物化学防御机理及生长与抗性的平衡机制具有重要意义。

ZmEREB92,ZmMYC2与ZmJAZ14通过茉莉酸与乙烯信号调控禾谷镰刀菌侵染下MTP积累的机制模式图

相关研究成果题为“ZmEREB92 interacts with ZmMYC2 to activate maize terpenoid phytoalexin biosynthesis upon Fusarium graminearum infection through Jasmonic acid/Ethylene signaling”的论文在New Phytologist (中科院TOP 1区,IF=10.323)在线发表。该研究获得了国家自然科学基金、四川农业大学双支计划等项目资助。国重青年教师傅竞也博士为论文第一作者,王强教授为通讯作者。


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