甘薯抗茎线虫新机制：IbPIF1通过调控次生代谢物增强植物防御

这篇研究揭示了甘薯转录因子IbPIF1通过激活系统免疫、强化物理屏障（木质素和胼胝质沉积）及驱动植保素（如萜类）积累，显著增强对茎线虫（Ditylenchus destructor）的抗性。关键发现包括IbPIF1直接结合萜类合成关键基因IbMVD启动子，调控下游防御网络，为作物抗线虫育种提供了新靶点。

　　

甘薯抗茎线虫的分子武器库：IbPIF1的防御网络

表达差异揭示抗性关键基因

在甘薯茎线虫抗性品种"鲁薯3号"与感病品种"栗子香"中，IbPIF1的表达呈现显著差异。茎线虫侵染后，抗性品种中IbPIF1表达量激增，暗示其作为防御枢纽的作用。该基因编码的蛋白含bHLH结构域，具有核定位特性，酵母实验证实其C端334个氨基酸具备转录自激活能力。

转基因验证防御功能

通过农杆菌介导转化，在感病品种中构建IbPIF1过表达（OE）和RNA干扰（Ri）株系。接种6周后，野生型植株块根腐烂率达80%，而OE株系仅局部感染，病斑面积减少6倍。组织学分析显示，OE株系细胞排列紧密，而Ri株系出现明显细胞松散和解体，证实IbPIF1维持了组织结构完整性。

多维度防御机制激活

转录组分析发现4648个差异基因，涉及ROS清除（IbSOD/IbCAT/IbAPX）、防御物质合成（IbPAL/Ib4CL）和JA信号通路（IbLOX/IbAOS）。生理指标检测显示，OE株系中H₂O₂含量降低40%，SOD活性提升2.3倍，木质素和胼胝质含量分别增加58%和67%。JA含量测定进一步揭示，OE株系甲基茉莉酸（MeJA）积累量是野生型的2.1倍。

萜类化合物的化学防御

代谢组学鉴定出141种差异萜类，其中姜烯醇（curcumenol）含量与抗性显著相关。沙柱实验证明，150 mg/L姜烯醇处理24小时可使线虫移动抑制率达72%。关键发现是IbPIF1通过结合IbMVD启动子G-box元件（EMSA验证），激活甲羟戊酸途径（MVA）关键酶基因表达，促进IPP合成，最终提升防御性萜类产量。

下游基因IbMVD的功能验证

独立过表达IbMVD的株系表现出与IbPIF1-OE相似的抗性表型：接种4周后病斑面积减少65%，同时伴随倍半萜含量提升3.2倍。这表明IbMVD是IbPIF1调控网络中的关键执行者。

这项研究首次解析了甘薯中光敏色素互作因子（PIF）参与生物胁迫应答的机制，为设计"不牺牲产量的抗性作物"提供了新思路。通过协同激活物理屏障（细胞壁强化）和化学防御（萜类毒素），IbPIF1构建了立体防御体系，其调控网络可作为多靶点育种的重要依据。