南瓜VQ蛋白CpVQ27负调控白粉病抗性的分子机制研究

本研究针对南瓜(Cucurbita pepo)白粉病(PM)防治难题，通过转录组分析和qPCR验证发现VQ家族基因CpVQ27在感病材料M3中表达上调。研究人员采用病毒易感品种MRJ进行CpVQ27瞬时过表达实验，发现该基因过表达导致ROS和MDA含量升高，抗氧化酶活性及胼胝质(Callose)含量降低，防御相关基因表达下调，最终加剧白粉病症状。该研究为南瓜抗病育种提供了重要理论依据。

　　

南瓜作为营养丰富的重要经济作物，其产业发展直接影响农民增收。然而白粉病(PM)的肆虐可使授粉后25天内的南瓜死亡率骤增，造成60%-70%的产量损失。现有抗病品种存在地域适应性差、果实畸形等问题，化学防治又面临农药残留难题。在这一背景下，内蒙古自治区自然科学基金项目（2025MS03003）支持的研究团队将目光投向了植物防御系统中的关键调控因子——含缬氨酸-谷氨酰胺(VQ)基序的蛋白家族。

VQ蛋白作为WRKY转录因子和MAPK蛋白的互作伙伴，在植物应对生物/非生物胁迫中发挥核心作用。前期转录组分析发现，南瓜VQ家族成员CpVQ27在白粉病感染后呈现显著差异表达：抗病材料F2中表达下调，而感病材料M3中表达上调。更引人注目的是，该团队此前在烟草中的过表达实验已证实CpVQ27会削弱植物对白粉病的抗性。这些发现促使研究人员深入探索CpVQ27调控南瓜抗病性的分子机制。

研究团队采用病毒易感品种MRJ进行瞬时过表达体系构建，通过GFP荧光检测、病毒表型观察和qPCR验证了CpVQ27的成功表达。关键技术包括：基于转录组测序的差异基因筛选、系统发育树构建及同源性分析、农杆菌介导的瞬时转化技术、胼胝质沉积检测、活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)含量测定，以及防御相关基因表达分析。

【系统发育分析揭示进化关系】
通过构建系统发育树发现，CpVQ27与葫芦科作物如中国南瓜(Cucurbita moschata)和笋瓜(Cucurbita maxima)的VQ蛋白同源性高达95.6%和92.86%，但与已报道响应生物胁迫的其他VQ基因亲缘关系较远。

【过表达加剧病害症状】
实验组植株表现出更严重的白粉病病症：菌丝生长加速且积累量增加，病害指数显著升高。生理指标检测显示ROS和MDA含量较对照组分别增加32%和28%，而超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性下降40%以上。

【防御屏障被破坏】
关键发现是胼胝质沉积量减少65%，这与胼胝质合成酶(CalS)基因表达下调直接相关。已知胼胝质能在细胞壁形成物理屏障阻止病原体入侵，其含量降低直接削弱了植物防御能力。同时，水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)信号通路相关基因表达量下降50%-70%。

【讨论与展望】
该研究首次阐明CpVQ27通过负调控胼胝质合成和抗氧化系统来削弱南瓜对白粉病的抗性。这一发现与水稻中OsVQ14/OsVQ32通过OsMPK6-OsMPK4级联增强抗病性的机制形成鲜明对比，揭示了VQ蛋白在不同作物中可能具有截然相反的调控功能。研究人员特别指出，CpVQ27与拟南芥AtVQ22(JAV1)类似，可能通过干扰WRKY转录因子活性来抑制防御反应。

这项发表在《Journal of Plant Physiology》的研究为南瓜抗病育种提供了新思路：通过基因编辑技术敲除CpVQ27或阻断其与下游效应分子的互作，有望培育出兼具高产和广谱抗性的新品种。未来研究将聚焦于解析CpVQ27与WRKY/MAPK蛋白的精确互作网络，以及开发基于VQ蛋白调控的分子设计育种策略。