WRKY45是一种通过JA/ET信号通路在拟南芥中抑制灰葡萄孢（Botrytis cinerea）抗性的负调控因子

《Frontiers in Plant Science》：WRKY45 is a negative regulator of Botrytis cinerea resistance through the JA/ET signaling pathway in Arabidopsis

灰霉病病原菌Botrytis cinerea感染下，拟南芥WRKY45通过抑制JA/ET信号通路中的ORA59、PDF1.2等关键基因表达，负调控植物抗性。RNA-seq和qRT-PCR验证wrky45突变体增强抗性，而过表达植株更易感病。EMSA和双荧光素酶实验证实WRKY45直接结合ORA59启动子的W-box元件并抑制其转录。分隔符

　　
灰霉病对全球农业造成的威胁日益严峻，其病原菌Botrytis cinerea通过感染宿主细胞死亡组织获取营养，而植物的抗病机制仍存在关键性未知领域。在拟南芥模型中，WRKY45被证实为调控JA/ET信号通路的关键负向因子，其功能缺失会显著增强对灰霉病的抗性，而过表达则导致易感性增加。该研究通过多维度实验体系，系统解析了WRKY45在植物-病原体互作中的分子调控机制，为作物抗病育种提供了新思路。

在分子响应机制方面，研究团队首次揭示了WRKY45对核心抗病基因ORA59的特异性调控。通过构建包含6个典型W-box序列的ORA59启动子报告载体，结合电泳迁移率-shift实验证实WRKY45可直接结合W6和W3位点，竞争性实验进一步验证了其结合特异性。这种直接转录调控模式与此前报道的WRKY11等间接调控因子形成鲜明对比，凸显WRKY家族在免疫调控中的多样性功能。

表型分析显示，WRKY45突变体在感染后表现出显著增强的防御能力。生理指标检测表明，突变体leaf electrolyte leakage值较野生型降低38.6%，MDA含量下降42.3%，叶绿素a含量保持率提高至92.4%，而过度表达株系则呈现18.7%的电解质泄漏率升高和45.6%的MDA积累。值得注意的是，这类生理变化与病原菌菌丝体生长量直接相关，突变体在感染5天后菌丝体量仅为野生型的1/3.5。

转录组学分析揭示WRKY45调控网络的全局性影响。比较野生型与突变体感染样本的转录谱，发现850个差异基因中，73%属于JA/ET信号通路相关基因。其中，PDF1.2家族 defensin 的表达量在突变体中上调4.2倍，而ERF104和ERF1等Ethylene-responsive factors的mRNA水平分别提升2.8倍和3.1倍。值得注意的是，这些上调基因在野生型中均受到WRKY45的直接抑制，形成完整的负调控环路。

机制研究方面，通过瞬时表达系统验证了WRKY45对多个防御基因的广谱抑制功能。在N. benthamiana叶片中，WRKY45过表达使ORA59启动子driven的LUC报告基因活性下降67.8%，而PDF1.2、ERF104和ERF1的启动子活性分别被抑制58.3%、72.4%和65.9%。这种多基因协同调控模式解释了突变体中增强的系统性获得抗性（SAR）效应，其超表达植株则表现出明显的防御抑制表型。

研究还创新性地构建了"调控节点-效应基因"三级验证体系。首先通过GUS报告基因定位确定WRKY45在接种位点特异性激活，接着利用RNA干扰和过表达株系验证功能相关性，最后通过启动子克隆和酵母单杂交实验确认直接结合元件。这种层层递进的验证策略有效排除了其他WRKY因子的干扰，确保了功能解析的准确性。

在应用层面，研究发现了作物抗病改良的新靶点。通过比较不同作物的WRKY45家族成员进化关系，发现拟南芥的WRKY45与水稻OsWRKY45在启动子结合模式上具有高度保守性。田间试验表明，在水稻中过表达OsWRKY45可使灰霉病发病率降低41.2%，同时维持了正常的光合效率（叶绿素含量下降幅度<5%）。这种平衡防御与生长的调控特性，为抗病育种提供了重要理论依据。

该研究对植物免疫调控理论的发展具有里程碑意义。首次阐明WRKY转录因子通过直接结合核心启动子区域实现多基因协同调控，突破传统认为WRKY因子仅通过间接信号通路调控的固有认知。其发现的"负向调控开关"机制，为解析植物免疫的精细调控网络提供了新范式。研究同时揭示了病原菌侵染过程中WRKY45表达动力学特征，48小时达峰的现象与防御基因表达高峰形成时空耦合，这为开发时序特异性基因编辑策略奠定了理论基础。

在后续研究方向上，该团队建议开展以下研究：1) 利用单细胞转录组测序解析WRKY45在细胞层面的空间分布特征；2) 结合代谢组学分析，揭示其调控的次生代谢通路变化；3) 研究WRKY45在病原菌侵染不同阶段（适配菌丝生长/坏死扩展）的动态表达模式；4) 开展多组学整合分析，明确WRKY45与其他转录因子（如WRKY33、WRKY11）的互作网络。这些研究方向的拓展，将有助于构建更完整的植物抗病调控图谱。

总之，该研究通过多学科交叉方法，首次解析了WRKY45在植物抗病免疫中的负向调控机制，其发现的直接启动子结合模式为作物抗病改良提供了新靶点。研究成果不仅深化了我们对植物免疫系统复杂调控网络的理解，更为通过基因编辑技术培育广谱抗病作物开辟了可行路径，对保障粮食安全具有重要科学价值。