RcMYB78激活RcLOX10，从而增强切花玫瑰对灰霉病的茉莉酸相关抗性

《Postharvest Biology and Technology》：RcMYB78 activates RcLOX10 to enhance jasmonate-associated resistance to gray mold in cut roses

　　

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  RcLOX10 能够正向调节切玫瑰花瓣对灰霉病的抗性。
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  抑制 RcLOX10 可以减少玫瑰花瓣中的内源茉莉酸积累。
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  甲基茉莉酸可以缓解由 RcLOX10 抑制引起的敏感性增加。
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  RcMYB78 直接结合并激活 RcLOX10 的启动子。
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  RcMYB78–RcLOX10 模块有助于提高切玫瑰花瓣的产后抗灰霉病能力。

引言

玫瑰（Rosa 属）是全球切花市场中的主要观赏作物。然而，在产后处理和运输过程中遇到的低温和高湿度条件有利于灰霉病的发展，这种病害单独造成了超过 30% 的产后处理和市场营销损失（Ullah 等，2024）。致病菌 Botrytis cinerea 是一种典型的坏死性真菌，其寄主范围超过 200 种，并且长期依赖化学杀菌剂进行控制导致了不同程度的抗性（AbuQamar 等，2017；Williamson 等，2007）。鉴于化学控制的局限性，阐明玫瑰产后抗灰霉病的分子机制并鉴定抗性基因对于遗传改良和产后病害管理具有重要意义。

茉莉酸（JA）和乙烯（ET）信号在植物对抗坏死性病原体的防御中起着核心作用，其中 JA 是抵抗 B. cinerea 的主要成分（AbuQamar 等，2017；Macioszek 等，2023）。我们之前的研究发现，B. cinerea 感染会导致剪下的玫瑰花瓣中内源 JA 的积累增加约 10 倍，而外源 JA 的应用可以提高采摘后花瓣系统的抗性（Cao 等，2019）。此外，通过病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术，鉴定出脂氧合酶（LOX）基因 RhLOX5 是灰霉病抗性的正向调节因子（Cao 等，2019）。与 R. chinensis ‘Old Blush’ 基因组进行序列比对后发现，RhLOX5 的沉默片段对应于 RcLOX10（RchiOBHm_Chr4g0416591）（Dong 等，2023；补充图 S1）；因此，本研究整个过程中使用 RcLOX10 作为名称。然而，RcLOX10 是否在产后花瓣抗灰霉病过程中影响 JA 的积累以及其表达如何受到转录调控仍不清楚。

LOX 是含非血红素铁的双加氧酶，其特征是在 N 端具有 PLAT/LH2 结构域，在 C 端具有脂氧合酶催化结构域，并根据氧化位置被分为 9-LOX 和 13-LOX 两个亚家族（Viswanath 等，2020）。LOX 家族具有功能多样性，参与多种过程，包括植物生长发育、细胞死亡以及对生物和非生物胁迫的响应。在 JA 生合成中，13-LOX 成员催化十八烷酸途径的初始步骤，从而直接影响 JA 的产生（Wasternack 和 Feussner，2018）。相比之下，9-LOX 虽不直接参与 JA 的生物合成，但它们参与其他氧化脂类分支，并通过其特定的氧化脂类产物间接调节 JA 的平衡或介导防御反应（Yuan 等，2023）。

LOX 在调节植物抗病性方面的作用已有广泛研究。例如，在番茄中过表达 13-LOX 亚家族基因 TomloxD 可以促进 JA 的积累并增强对 B. cinerea 的抗性，而功能丧失的突变体 spr8 由于 JA 合成受阻而表现出更高的敏感性（Yan 等，2013）。在玉米中，来自 9-LOX 亚家族的环戊烯酮具有植保素活性并调节防御基因的表达（Christensen 等，2015），敲除 ZmLOX5 会增强对 的敏感性（Wang 等，2021）。辣椒中的 9-LOX 亚家族基因 CaLOX1 参与对抗微生物病原体及细胞死亡反应（Hwang 和 Hwang，2010）。然而，LOX 基因在产后花朵中的抗病作用仍大部分未被探索。

转录因子介导的转录调控是将上游防御信号与下游防御反应联系起来的核心纽带（Birkenbihl 等，2017）。在植物中的众多转录因子家族中，R2R3-MYB 蛋白是最大的家族之一，其特点是 N 端具有保守的 R2R3 结构域负责 DNA 结合，而 C 端区域高度多变，常介导转录激活。越来越多的证据表明，R2R3-MYB 转录因子广泛参与次级代谢过程，从而有助于植物抗病性（Dubos 等，2010）。例如，GhMYB3D5 通过促进木质素积累增强了棉花对 的抗性（Liu 等，2024），而 CaMYB39 通过积累黄酮醇和异黄酮类化合物赋予鹰嘴豆对 的抗性（Saxena 等，2023）。此外，某些 MYB 家族成员还被报道可以介导茉莉酸、水杨酸和乙烯等植物激素的防御信号通路（Shim 等，2013；Zhu 等，2022）。在玫瑰中，RcMYB84 和 RcMYB123 被鉴定为对 JA 有响应的转录因子（Ren 等，2020）。据我们所知，尚未有报道表明玫瑰的 MYB 转录因子可以直接激活 LOX 基因。然而，R2R3-MYB 转录因子是否通过直接激活 LOX 基因来影响 JA 的积累，以及它们如何调节产后玫瑰花瓣的抗灰霉病能力，目前尚不清楚。

为了解析玫瑰抗灰霉病的调控网络，我们聚焦于 RcLOX10，这是一种先前通过 VIGS 技术鉴定出的正向调节因子（Cao 等，2019）。在这里，我们研究了 RcLOX10 在 JA 积累和抗灰霉病中的作用，并确定了其上游的转录调节因子。我们进一步利用启动子结合、转录激活、EMSA、瞬时功能实验和互补分析等方法表征了 RcMYB78–RcLOX10 模块。这些发现为提高切玫瑰的抗灰霉病能力提供了候选基因靶点。

章节片段

植物材料和生长条件

切玫瑰（Rosa hybrida 品种 Carola）的花朵购自中国云南的昆明国际花卉中心，用水重新切割后，在 22°C 和 60% 相对湿度的光条件下用蒸馏水平衡 6 小时，然后进行后续实验。根据 Ma 等（2005）的方法对花期进行分类，使用了第 2 期的花朵（完全开放的花蕾阶段）。

在全花实验中，使用了切玫瑰品种 Rosa hybrida ‘Samantha’。植物为...

RcLOX10 促进 JA 积累并增强产后玫瑰花瓣的抗灰霉病能力

RcLOX10（以前称为 RhLOX5）是一种先前已被证明能正向调节产后玫瑰花瓣抗灰霉病的脂氧合酶基因（Cao 等，2019）。为了明确基因命名，将先前报道的 RhLOX5 抑默片段和 RcLOX10 抑默片段与 R. chinensis ‘Old Blush’ 参考基因组（RchiOBHm-V2）的注释转录本进行了比对。两个片段都与 RchiOBHm_Chr4g0416591 最匹配，并映射到不同的但部分重叠的基因位点上...

讨论

由 B. cinerea 引起的灰霉病严重限制了切玫瑰的产后质量，这突显了阐明防御调控网络的必要性。植物的防御反应依赖于多层次的信号协调，其中 JA/ET 信号在对抗坏死性病原体中起着核心作用（Glazebrook，2005；Pieterse 等，2012）。在这项研究中，RcLOX10 的抑制...

结论

本研究揭示了 RcMYB78 与 RcLOX10 启动子结合，激活其转录，并有助于增强抗灰霉病能力。RcLOX10 的抑制减少了内源 JA 的积累，而外源 MeJA 缓解了由 RcLOX10 抑制引起的敏感性增加。此外，RcLOX10 的过表达也减轻了 RcMYB78 抑制的花瓣的敏感性增加。这些结果共同支持 RcMYB78–RcLOX10 模块与 JA 相关防御机制之间的功能联系。

CRediT 作者贡献声明

Xiaoqian Cao： 写作 - 原始草稿、可视化、实验设计、正式分析。 Meng Chen： 可视化、实验设计、正式分析。 Jicheng Tang： 可视化。 Yao Huang： 可视化。 Zhao Zhang： 监督、资金获取、概念确定。 Xintong Liu： 写作 - 审稿与编辑、监督、资金获取、概念确定。

资助

本研究得到了 国家自然科学基金（批准编号：32202526 和 32472780）的支持。资助方未参与研究设计、数据收集与分析、发表决定或手稿准备。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

无

Xiaoqian Cao | Meng Chen | Jicheng Tang | Yao Huang | Zhao Zhang | Xintong Liu