马铃薯扩展蛋白样基因StEXLB1负调控青枯病抗性的分子机制研究

为解决马铃薯青枯病抗性机制不明的问题，研究人员以脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)为诱导剂，通过转录组分析鉴定出细胞壁扩展蛋白样基因StEXLB1。研究发现该基因通过负调控活性氧(ROS)途径降低马铃薯对青枯病菌(Ralstonia solanacearum)的抗性，为马铃薯分子育种提供新靶点。

　　

马铃薯作为全球第四大粮食作物，其产量和品质常受青枯病等病原菌威胁。由Ralstonia solanacearum引起的青枯病是马铃薯最严重的细菌性病害，可导致植株大面积死亡。目前通过分子育种提高马铃薯自身抗性是解决这一问题的有效途径。东北农业大学寒地药用植物资源与分子生物学实验室的研究人员发现，植物细胞壁蛋白——扩展蛋白家族可能在抗病过程中发挥重要作用。

研究人员以真菌毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)为诱导剂，通过转录组测序技术筛选出与抗病相关的扩展蛋白样基因StEXLB1。该研究综合运用基因克隆、亚细胞定位、过表达和病毒诱导基因沉默(VIGS)等技术，系统解析了StEXLB1在马铃薯抗青枯病中的功能机制。论文发表在《Plant Science》期刊。

关键技术包括：1) 以Atlantic马铃薯品种为材料，采用DON诱导处理建立实验体系；2) Illumina RNA-Seq转录组分析筛选差异表达基因；3) 农杆菌介导的遗传转化获得StEXLB1过表达株系；4) VIGS技术构建基因沉默植株；5) 组织化学染色检测活性氧积累。

【分析DON处理的马铃薯转录组】
通过比较DON处理0h、4h和12h的转录组数据，发现StEXLB1表达显著上调。该基因编码的蛋白经亚细胞定位证实定位于细胞壁，符合扩展蛋白家族特征。

【StEXLB1负调控青枯病抗性】
过表达StEXLB1的马铃薯对青枯病更敏感，而VIGS沉默植株表现出更强抗性。进一步分析表明，StEXLB1通过调节活性氧爆发等防御反应负调控植物免疫。

【讨论与结论】
研究发现扩展蛋白样基因StEXLB1是DON诱导抗病过程中的关键负调控因子。不同于多数扩展蛋白正向调节抗性的报道，StEXLB1通过抑制细胞壁防御机制增加植物感病性。该研究首次揭示EXLB亚家族成员在植物-病原互作中的独特作用，为马铃薯抗病育种提供了新分子靶点。研究还证实DON诱导的系统抗性涉及细胞壁重构过程，拓展了对植物免疫机制的认识。