昆明植物所发现转录因子NaERF1B-like 整合多条信号通路调控植物对链格孢菌的抗病性

　　 　

植保素是植物受到病原菌侵染后产生的一种小分子化学防御物质，在植物抵御病原菌中起着重要作用，因此植保素合成的分子调控机制研究是植物抗病机制研究中的一个重要部分。

东莨菪素（scopoletin）及其糖基化的东莨菪苷（scopolin）是香豆素类化合物，它们在植物体内由苯丙素途径形成。中国科学院昆明植物研究所植物次生代谢分子调控专题研究组的前期工作表明，东莨菪素和东莨菪苷在渐狭叶烟草抵御链格孢菌（Alternaria alternata）中起着重要作用，而feruloyl-CoA 6’-hydroxylase 1（NaF6’H1）是这两个植保素生物合成的关键酶基因（Sun et al., 2014 Journal of Experimental Botany）。

该研究组的近期研究还表明，WRKY类转录因子NaWRKY3可以直接调控NaF6’H1的表达（Xu et al., 2023 Journal of Experimental Botany）；另一方面，植物激素茉莉酸和乙烯能够通过协同的方式调控NaF6’H1的表达及这两个植保素的合成，并且NaWRKY70在这个过程中起着重要作用（Song et al., 2024 Journal of Experimental Botany; Song et al., 2024 New Phytologist）。

有意思的是，我们观察到茉莉酸和乙烯协同调控NaF6’H1的表达能力在NaWRKY70基因编辑的植物中只下降了2/3，这就意味着这两种植物激素可以通过别的未知因子，在植物抗病的过程中继续协同诱导植保素的合成。但是，这个未知的因子是什么，它作用的机制仍然未知。

该研究组发现了另外一个介导茉莉酸和乙烯信号协同调控NaF6’H1表达及scopoletin合成的AP2/ERF家族转录因子NaERF1B-like。NaERF1B-like的表达也受茉莉酸和乙烯的协同调控；但是该基因的沉默，导致茉莉酸和乙烯协同诱导NaF6’H1基因表达的能力大为下降。而且该转录因子还能够直接结合到NaF6’H1启动子上并促进该合成酶基因表达。

另外，还发现渐狭叶烟草中NaWRKY3与其同源蛋白NaWRKY6能够直接结合到NaERF1B-like的启动子上促进其表达，并且NaWRKY3与NaWRKY6在蛋白水平上的相互作用，共同增强NaERF1B-like基因的表达。

最后，研究表明由Jasmonate/ethylene和NaWRKY6/NaWRKY3调控NaERF1B-like表达的分子模块还能够调控倍半萜类植保素solavetivone的潜在合成酶基因NaVS1-like的表达。

综上，NaERF1B-like转录因子作为一个关键节点，它通过整合植物激素和WRKY类转录因子等多种信号调控植保素scopoletin和solavetivone的合成，从而在植物抵御链格孢菌中发挥着重要作用。

以上研究成果以“JA/ethylene and NaWRKY6/3 regulated Alternaria?resistance depends on ethylene response factor 1B-like in Nicotiana attenuata”为题于2024年7月24日在植物学期刊Journal of Experimental Botany上在线发表，中国科学院昆明植物研究所助理研究员马岚博士（现在云南省农业科学院花卉研究所工作）为该论文的第一作者，吴劲松研究员和云南省农业科学院花卉研究所的王继华研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金项目（32370311，31700231）和云南省基础研究计划面上项目（202401AT070152）等资助。

NaERF1B-like整合植物激素（茉莉酸和乙烯）和WRKY3/6等多种信号调控植保素的合成和抗病性的工作模型

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