WRKY转录因子SlWRKY75能够正向调控番茄（Solanum lycopersicum L.）对Ralstonia solanacearum的抗性

《Frontiers in Plant Science》：A WRKY transcription factor, SlWRKY75, positively regulates tomato (Solanum lycopersicum L.) resistance to Ralstonia solanacearum

番茄SlWRKY75通过调控JA/SA信号通路增强对Ralstonia solanacearum的抗性，其机制包括激活SlMYC2表达、提升抗氧化酶活性及维持ROS稳态。采用过表达、CRISPR/Cas9敲除及酵母双杂交等实验方法，发现SlWRKY75与SlMYC2直接互作，并抑制SA相关基因表达。研究揭示了SlWRKY75-SlMYC2模块在激素信号交叉对话中的作用，为抗病育种提供新资源。

　　### 解读：番茄中SlWRKY75在抵抗细菌性萎蔫病中的关键作用

#### 植物防御机制的复杂性与WRKY转录因子的重要性

植物在长期的进化过程中发展出了一系列复杂的防御机制，以应对各种生物和非生物胁迫。这些防御系统不仅包括物理屏障，还涉及一系列化学反应和分子信号传递过程。其中，转录因子在植物防御反应中扮演着核心角色，它们通过调控特定基因的表达，参与植物对病原体的识别、响应以及抗病性的增强。WRKY转录因子是一类具有高度特异性与多样性的植物特有蛋白，其结构通常包含一个或两个WRKY结构域，以及一个保守的N端序列。这些结构域使得WRKY蛋白能够识别并结合到特定的W-box元件，从而调控目标基因的表达。

WRKY蛋白在植物的生长发育和多种胁迫响应中具有重要功能。例如，它们可以调控抗逆基因的表达，从而增强植物对干旱、盐碱、高温等非生物胁迫的耐受性。同时，WRKY蛋白也广泛参与生物胁迫响应，如病原菌感染、病毒侵染等。这些功能使WRKY蛋白成为研究植物免疫机制的重要对象。

在番茄（*Solanum lycopersicum* L.）中，细菌性萎蔫病是由*Ralstonia solanacearum*引起的典型土传病害，对番茄的产量和品质造成严重影响。因此，研究番茄中与该病害相关的转录因子，有助于理解其免疫机制，并为培育抗病品种提供理论依据。本文聚焦于SlWRKY75这一WRKY家族成员，探讨其在番茄抵抗*Ralstonia solanacearum*中的作用。

#### SlWRKY75的定位与功能验证

通过亚细胞定位实验，研究者发现SlWRKY75主要定位于细胞核内。这一结果与以往对其他植物中WRKY蛋白的定位研究相一致，表明SlWRKY75可能通过在细胞核内调控基因表达，参与植物免疫反应。为了进一步验证SlWRKY75的功能，研究者利用酵母双杂交（Y2H）和共免疫沉淀（Co-IP）等实验手段，确认SlWRKY75能够与SlMYC2发生相互作用。此外，SlWRKY75还能够结合到SlMYC2启动子中的W-box元件，从而增强SlMYC2的表达。

这些实验结果表明，SlWRKY75不仅具备转录激活能力，还能够通过与SlMYC2的相互作用，调控其表达，进而影响植物的防御反应。这为理解SlWRKY75在植物免疫网络中的作用提供了直接证据。

#### SlWRKY75在增强抗病性中的作用机制

为了研究SlWRKY75在增强番茄抗细菌性萎蔫病中的作用，研究者构建了SlWRKY75的过表达株系和敲除突变体，并对其进行了病原菌感染实验。结果显示，过表达SlWRKY75的植株在感染*Ralstonia solanacearum*后表现出显著增强的抗病能力。具体表现为：植物生长状态更好，抗氧化酶（如超氧化物歧化酶SOD、过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT）活性升高，而膜脂质过氧化产物（如丙二醛MDA）含量降低。此外，过表达株系中茉莉酸（JA）的积累增加，而水杨酸（SA）的含量则显著减少。

这些生理和分子指标的变化表明，SlWRKY75可能通过调控抗氧化系统和防御酶的活性，促进植物对*Ralstonia solanacearum*的抵抗能力。同时，SlWRKY75还可能通过影响JA和SA信号通路，调节植物的免疫反应。具体而言，SlWRKY75的过表达增强了JA的合成和信号传导，同时抑制了SA的合成和信号传导，从而可能通过调节JA与SA之间的拮抗关系，提高植物的抗病性。

#### SlWRKY75与SlMYC2的调控关系

SlMYC2是JA信号通路中的核心转录因子，也是协调JA与其他激素信号交叉对话的关键因子。研究表明，SlWRKY75能够直接与SlMYC2相互作用，并通过结合其启动子中的W-box元件，增强SlMYC2的表达。这一过程可能通过激活JA信号通路，促进植物对病原菌的防御反应。

为了验证SlWRKY75对SlMYC2表达的调控作用，研究者进行了双荧光素酶报告基因实验。结果显示，SlWRKY75能够显著增强SlMYC2启动子驱动的荧光素酶活性，进一步确认了其作为SlMYC2转录激活因子的功能。这一发现不仅揭示了SlWRKY75与SlMYC2之间的调控关系，还为理解植物免疫网络中的激素信号调控提供了新的视角。

#### 激素信号通路的调控与植物免疫的关联

茉莉酸（JA）和水杨酸（SA）是植物防御反应中的两种关键激素，它们在植物抵抗病原菌和昆虫侵害中发挥重要作用。JA信号通路通常与植物对坏死性病原菌的防御相关，而SA信号通路则与植物对生物性病原菌的防御密切相关。研究表明，SlWRKY75能够通过增强JA信号通路，同时抑制SA信号通路，从而提高番茄对*Ralstonia solanacearum*的抗性。

这一调控机制可能与植物在应对病原菌侵染时，对激素信号的动态平衡有关。例如，在病原菌感染后，JA水平上升，SA水平下降，从而促进植物对病原菌的防御反应。SlWRKY75的过表达可能通过这种激素调控机制，增强了植物的免疫反应。而SlWRKY75的敲除则导致相反的趋势，即JA水平降低，SA水平升高，植物的抗病能力也随之下降。

#### 抗氧化系统与植物抗病性的关系

植物在遭受病原菌侵染时，会引发一系列氧化应激反应，包括活性氧（ROS）的积累。ROS在植物免疫反应中起到双重作用：一方面，它们可以作为信号分子，激活植物的防御反应；另一方面，过量的ROS会导致细胞损伤，进而削弱植物的抗病能力。因此，维持ROS的稳态对于植物的抗病性至关重要。

在本研究中，SlWRKY75的过表达株系表现出更低的ROS水平（如H?O?和O??），而敲除株系则表现出更高的ROS水平。这表明SlWRKY75可能通过调控抗氧化酶的活性，如SOD、POD和CAT，来降低ROS的积累，从而增强植物的抗病能力。此外，SlWRKY75还可能通过调控ROS的代谢通路，维持植物细胞的稳定状态，提高其对病原菌的抵抗能力。

#### 研究的意义与未来展望

本研究不仅揭示了SlWRKY75在番茄抗*Ralstonia solanacearum*中的具体作用机制，还为番茄抗病育种提供了新的思路。SlWRKY75通过调控JA和SA信号通路，增强抗氧化系统，从而显著提高番茄对细菌性萎蔫病的抗性。这些发现表明，SlWRKY75是一个具有广阔应用前景的基因资源，可用于培育抗病性更强的番茄品种。

此外，研究还提出了一个新型的SlWRKY75-SlMYC2调控模块，这一模块可能在植物免疫网络中起到关键作用。通过增强JA信号通路，SlWRKY75能够促进植物对病原菌的防御反应，同时通过抑制SA信号通路，避免植物资源的过度消耗。这种调控策略为理解植物如何在不同胁迫条件下优化其免疫反应提供了新的视角。

#### 未来研究方向

尽管本研究已经揭示了SlWRKY75在番茄抗*Ralstonia solanacearum*中的关键作用，但仍有许多问题值得进一步探讨。例如，SlWRKY75是否与其他WRKY家族成员协同作用，共同调控植物的免疫反应？此外，SlWRKY75是否还参与其他类型的生物或非生物胁迫反应？这些问题的解答将有助于全面理解SlWRKY75在植物免疫网络中的作用，并为相关研究提供更丰富的理论支持。

研究还建议，进一步探索SlWRKY75与其他转录因子的相互作用，以及其在不同环境条件下的表达模式。这些研究将有助于构建一个完整的SlWRKY75调控网络，从而为植物抗病育种和免疫调控提供更系统的方法。

#### 总结

综上所述，SlWRKY75在番茄抗*Ralstonia solanacearum*中发挥着重要作用。通过增强JA信号通路，抑制SA信号通路，调控抗氧化酶活性，维持ROS稳态，SlWRKY75显著提高了番茄的抗病能力。这些发现不仅拓展了我们对植物免疫机制的理解，也为番茄抗病育种提供了新的基因资源。未来的研究可以进一步探讨SlWRKY75与其他调控因子的交互作用，以及其在不同胁迫条件下的功能多样性，从而为植物免疫网络的研究提供更全面的视角。