综述:水稻热激蛋白介导的热胁迫响应当前认识

【字体: 时间:2025年07月15日 来源:Environmental and Experimental Botany 4.5

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  这篇综述深入探讨了非寄主抗性(NHR)在鹰嘴豆干腐病(DRR)中的机制,通过对比寄主鹰嘴豆与非寄主银胶菊(Parthenium hysterophorus)对病原真菌(Macrophomina phaseolina)的响应,揭示了细胞壁合成、植物激素信号和次生代谢通路在NHR中的关键作用。研究结合双RNA测序技术,发现银胶菊通过上调363个差异表达基因(DEGs)实现持久抗性,为作物抗病育种提供了新思路。

  

非寄主抗性的分子防御机制解析

病原与宿主的攻防战

鹰嘴豆干腐病(DRR)由广谱坏死营养型真菌Macrophomina phaseolina(Mp)引发,其致病性在干旱条件下尤为致命。研究发现,即使是中度抗性的鹰嘴豆品种在复合胁迫下也会丧失抵抗力,而银胶菊(P. hysterophorus)则展现出完全的非寄主抗性(NHR)。通过滤纸培养法和体视显微镜观察,银胶菊表皮坏死病变被完全抑制,其根部真菌载量(0.007 ng/ng总DNA)仅为鹰嘴豆(0.195 ng/ng)的3.6%,且Mp无法穿透银胶菊根部皮层细胞。

双RNA测序揭示动态博弈

研究采用双RNA测序技术捕捉了病原与宿主的基因表达变化。Mp在侵染银胶菊时显著激活异生物质降解通路基因,试图突破非寄主防线。而银胶菊在接种后2天和4天分别产生1958和2294个差异表达基因(DEGs),其中363个基因持续上调。这些基因富集于苯丙烷生物合成(产生抗菌代谢物)、水杨酸/茉莉酸信号通路(SA/JA)以及胼胝质合成相关基因(如callose synthase),形成多层次防御网络。

核心抗病通路的协同作用

物理屏障强化:银胶菊通过上调纤维素合酶(CESA)和扩张蛋白(EXP)基因,加速细胞壁重构,阻止真菌菌丝穿透。

化学防御激活:苯丙烷通路产生的木质素单体(如松柏醇)在银胶菊根部积累,改变细胞壁化学特性。

免疫信号交叉:SA信号标记基因PR-1和JA通路标记基因VSP2同步上调,显示SA-JA协同防御模式,与鹰嘴豆单一通路激活形成鲜明对比。

复合胁迫下的稳定性验证

在干旱与病原双重胁迫下,银胶菊NHR仍保持完全抗性。真菌在非寄主体内出现菌丝畸形和活性氧(ROS)过度积累等异常表型,表明银胶菊的防御系统可干扰Mp的正常代谢。该研究为设计广谱抗病作物提供了理论依据,特别是通过模拟非寄主的"多通路协同防御"策略,有望突破当前作物抗性易被病原体克服的瓶颈。

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