极端环境苔藓转录因子ScAPD1通过双重调控机制赋予拟南芥对黄萎病菌抗性的研究

本研究针对土传病原真菌大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)引起的萎蔫病防治难题，通过整合宿主-病原体双转录组学(dual RNA-seq)和EMSA等技术，揭示极端苔藓Syntrichia caninervis来源的Soloist转录因子ScAPD1通过双重机制增强抗性：直接调控光合作用基因PsbQ1/PsbO1维持能量供应，同时抑制病原体核糖体生物合成等关键代谢通路。该发现为作物抗病育种提供了新颖靶点。

　　

黄萎病是由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)引起的毁灭性维管束病害，其寄主范围广泛且能在土壤中形成抗性微菌核，导致全球农作物严重减产。目前缺乏持久有效的防控手段，解析植物抗病机制对开发新型防治策略至关重要。极端环境苔藓Syntrichia caninervis的Soloist家族转录因子ScAPD1此前被证明能增强拟南芥对V. dahliae的抗性，但其分子机制尤其是对宿主初级代谢和病原体适应性的影响尚不明确。

中国研究人员通过整合宿主-病原体双转录组学(dual RNA-seq)和分子实验，系统揭示了ScAPD1介导的多层次抗病机制。研究采用35S启动子驱动的ScAPD1过表达拟南芥株系(SC)与野生型(WT)对比，在0/5/10/15天接种时间点进行表型观察、真菌生物量qPCR检测、氧化应激指标测定，并结合双RNA-seq分析。关键实验技术包括：Illumina HiSeq 4000平台转录组测序、Hisat2序列比对、DESeq2差异表达分析、GO/KEGG功能富集、EMSA验证转录因子-DNA互作。

研究结果首先通过3.1节证实SC株系表现出显著增强的抗病性：接种25天后病害指数降低58-67%，真菌生物量减少3.2-4.5倍，同时维持更高的SOD/POD活性并降低H₂O₂和MDA含量。3.2节转录组分析显示，WT植株光合作用相关基因(如PsbQ1、PsbO1)在感染后期显著下调，而SC株系保持稳定表达。3.3节通路分析发现SC株系持续激活类黄酮生物合成(map00941)等防御途径，同时下调内质网蛋白加工(map04141)等应激反应通路。

3.4-3.5节病原体转录组揭示关键差异：在SC株系中，V. dahliae的核糖体生物生成(val03008)和氧化磷酸化(val00190)等核心代谢通路基因在15 dpi时大规模下调(466个基因)，且预测毒力因子表达受抑。3.7节EMSA实验首次证实ScAPD1直接结合PsbQ1启动子的GT1元件和PsbO1启动子的RAV1/CE1元件，从机制上解释了光合作用的维持。

讨论部分强调该研究揭示了植物抗病的新范式：ScAPD1通过"双管齐下"策略实现协同防御——一方面通过直接调控光合系统II组分基因维持能量稳态，另一方面创造抑制病原体代谢适应的细胞内环境。这种来自极端环境苔藓的转录因子展现出独特的DNA结合特性，能识别GT1、RAV1、CE1等多种顺式元件，为设计广谱抗病作物提供了分子模板。论文发表于《Plant Stress》，为防治顽固性土传病害提供了新思路。