小麦miR156-SPL3模块负调控白粉病抗性的分子机制与育种价值研究

本研究针对小麦白粉病(Bgt)抗性机制不明的问题，通过解析tae-miR156及其靶基因TaeSPL3的调控网络，发现该模块通过抑制病程相关蛋白(PR)基因负调控小麦对Bgt的抗性。研究人员利用转基因技术构建过表达株系，结合表型分析和qRT-PCR验证，首次阐明miR156-SPL3模块协同调控小麦免疫与发育的分子机制，为抗病育种提供新靶点。

　　

小麦作为全球重要粮食作物，其生产长期受到白粉病的严重威胁。这种由专性寄生真菌Blumeria graminis f. sp. tritici（Bgt）引起的病害，每年造成小麦减产10%-20%。尽管已有部分抗病基因（R基因）被鉴定，但病原菌的快速进化使得抗性品种易丧失保护效果。更棘手的是，传统育种方法难以平衡抗病性与农艺性状的关系。在此背景下，探索新型抗病调控机制成为研究热点。

河南省农业科学院的研究团队在《South African Journal of Botany》发表的研究，将目光投向植物小RNA——microRNA(miRNA)这一关键调控因子。已有研究表明，miR156家族通过调控SPL（squamosa promoter binding-like）转录因子参与植物发育和逆境响应，但其在小麦与Bgt互作中的作用尚属空白。研究团队通过构建tae-miR156过表达转基因小麦，结合靶基因沉默技术，系统解析了miR156-SPL3模块在小麦白粉病抗性中的生物学功能。

研究采用多组学联用策略：通过高通量测序筛选Bgt响应miRNA；利用农杆菌介导的遗传转化构建转基因株系；采用孢子萌发实验和菌丝生长观察量化抗病性；运用qRT-PCR分析靶基因及PR基因表达模式。这些技术手段为揭示分子机制提供了多层次证据。

【表达模式分析】发现tae-miR156在三叶期叶片中表达量最高，Bgt侵染后其表达显著下调。系统发育分析显示，小麦中仅存在一个miR156亚型，暗示其功能保守性。

【转基因表型验证】过表达tae-miR156的植株对Bgt敏感性增强，孢子萌发率和菌丝生长量分别提高42%和35%。相反，沉默靶基因TaeSPL3能部分恢复抗性，证实该模块的负调控作用。

【分子机制解析】PR基因（如PR1和PR5）在转基因植株中表达量降低50%-60%，揭示miR156通过抑制防御相关基因削弱免疫应答。值得注意的是，该调控具有器官特异性，在叶片中效应最显著。

【发育调控关联】研究意外发现，过表达株系分蘖数增加20%，但种子萌发延迟12小时，表明miR156-SPL3模块可协同调控抗病性与生长发育。

讨论部分指出，该研究首次建立小麦miR156-SPL3-PR基因的调控轴，为理解单子叶植物免疫调控网络提供新视角。与双子叶植物中miR156正调控抗性的报道不同，小麦中该模块呈现独特功能分化，可能反映作物驯化过程中的适应性进化。

该研究的创新价值体现在三方面：其一，发现miR156可作为抗病育种的负向调控靶点；其二，阐明SPL转录因子整合发育与免疫信号的新功能；其三，为设计"减量表达"策略培育抗病品种提供理论依据。未来研究可进一步解析TaeSPL3下游效应因子，并探索通过基因编辑精细调控miR156表达水平的育种应用。