寡聚蛋白通过水杨酸和茉莉酸信号通路增强樱桃番茄采后抗病性的机制研究

【字体: 时间:2025年06月15日 来源:Applied and Environmental Microbiology 3.9

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  本研究揭示了寡聚蛋白(oligandrin)通过协同激活水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)信号通路,显著提升樱桃番茄对链格孢菌(A. nees)的采后抗性。该蛋白通过上调NPR1、TGA2、PR1等SA通路基因及MYC2等JA通路基因,同时增强PPO、POD、PAL等防御酶活性,为开发环保型生物农药替代化学杀菌剂提供了新策略。

  

Impact of oligandrin treatment on the infection of A. nees in cherry tomatoes
寡聚蛋白处理显著降低了樱桃番茄的链格孢菌感染率,2 μM浓度效果最佳,5天时发病率较对照组降低44.44%。值得注意的是,该蛋白不直接抑制孢子萌发,而是通过激活植物免疫系统发挥作用。

Changes in defense-related enzyme activities induced by oligandrin
处理组中多酚氧化酶(PPO)活性在96小时内持续升高102.76%,过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)分别在48小时达到峰值(增幅95.18%和138.79%)。这种时序性激活表明寡聚蛋白通过氧化应激管理和细胞壁强化构建多层次防御网络。

SA pathway activation
SA信号通路关键调控因子NPR1表达量在48小时提升2.14倍,其下游转录因子TGA2和WRKY70分别上调5.9倍和2.9倍。病程相关蛋白PR1的17.48倍暴增证实了系统获得抗性(SAR)的建立,这种反应速度远超传统生物激发子。

JA pathway activation
JA信号负调控因子JAZ1在24小时表达量激增7.26倍后回落,而核心转录因子MYC2在48小时上调3.21倍。这种"先抑制后激活"的动态调控模式,突破了SA-JA通路拮抗的传统认知,形成协同防御效应。

DISCUSSION
研究首次揭示寡聚蛋白能同时激活SA和JA这两条常相互拮抗的通路。与P. oligandrum以往报道的单一JA激活不同,该蛋白通过时空差异调控实现双通路协同:SA通路提供快速响应(24小时内PR1激增),JA通路维持长效保护(MYC2持续高表达)。防御酶的阶梯式激活(PPO先于POD/PAL)进一步形成"氧化爆发-酚类合成-细胞壁加固"的三阶段防御时序。

Conclusions
该研究为采后病害防控提供了突破性方案:2 μM寡聚蛋白处理24小时即可建立持续抗性,且不影响果实品质。鉴于P. oligandrum在欧洲已作为生物农药商用,本研究为其采后应用奠定了分子基础,对实现联合国可持续农业目标(SDG 12)具有重要实践价值。

Highlights
• 首次证实寡聚蛋白通过SA/JA双通路激活提升采后抗性
• 揭示JAZ1-MYC2动态调控突破通路拮抗的分子机制
• 2 μM浓度即可降低44%发病率,具商业化应用潜力
• 防御酶时序激活模型为生物激发子设计提供新范式

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