草莓(Fragaria×ananassa)中WAK/WAKL家族基因的鉴定与表达分析揭示FaWAK35在灰霉病抗性中的关键作用

本研究针对草莓灰霉病(Botrytis cinerea)防治难题，系统鉴定了草莓中167个WAK/WAKL家族基因，发现36个成员响应病原菌侵染，其中FaWAK35通过识别寡聚半乳糖醛酸(OGs)显著增强抗病性。该研究为草莓抗病育种提供了重要靶点，发表于《BMC Plant Biology》。

　　

论文解读

草莓因其营养丰富、风味独特成为全球重要经济作物，但娇嫩的果实易受灰霉病(Botrytis cinerea)侵袭，这种坏死性真菌可侵染1400多种作物，每年造成数百亿美元损失。传统防治方法存在化学药剂残留等问题，亟需挖掘植物自身抗病机制。植物通过细胞膜上的模式识别受体(PRRs)如壁相关激酶(WAK/WAKL)感知病原信号，但草莓中该家族的功能尚未系统解析。

中国农业大学的研究团队通过基因组学与分子生物学方法，首次在八倍体栽培草莓中鉴定出167个WAK/WAKL家族成员，发现其中36个基因响应灰霉病侵染。通过进化分析将家族分为5个亚群，其中FaWAK35与已知抗病基因AtWAK2、SlWAK1同源。启动子分析显示该家族富含ABA和茉莉酸甲酯(MeJA)响应元件，暗示激素调控抗病性。关键发现是FaWAK35在灰霉病和OGs处理下表达分别上调22.63倍和28.92倍，瞬时过表达该基因使病斑面积减少28.75%，证实其通过识别细胞壁降解产物OGs激活抗性。

关键技术
研究结合生物信息学（基因组BLASTP、HMM结构域搜索、系统发育树构建）和实验验证（RNA-seq、qRT-PCR、病原接种与OGs处理、农杆菌介导的瞬时过表达），使用八倍体草莓基因组数据和田间果实样本。

主要结果

1. 基因家族鉴定：通过HMM模型筛选出167个成员，含EGF_CA（钙结合结构域）或GUB_WAK_bind（半乳糖醛酸结合域），其中40个为典型WAKs。
2. 灰霉病响应基因：RNA-seq发现36个上调基因（如FaWAK35、FaWAKL89），均含GUB_WAK_bind域，提示该结构在病原识别中的核心作用。
3. OGs诱导抗性：外源OGs处理使病斑减小32-58%，并激活FaWAK35等基因表达，揭示OGs-WAK信号通路的存在。
4. 功能验证：FaWAK35过表达显著增强抗病性，证实其作为关键受体激酶的地位。

结论与意义
该研究首次系统解析草莓WAK/WAKL家族，阐明FaWAK35通过感知病原衍生的OGs分子触发抗病反应，为草莓抗灰霉病育种提供了分子靶点。发现该家族对激素信号（ABA/MeJA）的敏感性，为联合生物刺激剂与遗传改良提供新思路。研究发表于《BMC Plant Biology》，为蔷薇科作物抗病机制研究奠定理论基础。