整合的碳代谢-转录组学-蛋白质组学研究揭示了酸枣抗帚帚病（Witches’ Broom Disease）的生理和分子机制

《BMC Plant Biology》：Integrated carbon metabolism-transcriptomics-proteomics reveals physiological and molecular mechanisms underlying sour jujube resistance to witches’ broom disease

　　

摘要

由植原体引起的“女巫扫帚病”（WBD）会导致酸枣树生长异常并抑制果实形成，从而造成严重的经济损失。目前对于该病害的致病机制以及酸枣树的抗病机制仍了解不足。本研究利用健康且具有抗性的枣树枝条（这些树枝被嫁接在感染WBD的树上并生长了七年）来探讨这些机制。研究人员从健康抗性枝条（KB）和受WBD影响的枝条（ZFB）中采集叶片，分析植物生理指标、碳代谢过程以及转录和蛋白质调控机制的差异。结果表明，与ZFB组相比，KB组的光合指标（包括蒸腾速率、净光合速率、气孔导度和光合有效辐射）显著更高。营养吸收和代谢指标（如可溶性蛋白质）在KB组中也更高，而可溶性糖和淀粉浓度则较低。碳代谢分析显示，KB组通过增强脂肪酸合成来维持能量生产，而ZFB组的中央碳流动受到TCA循环、糖酵解和戊糖磷酸途径的干扰。此外，铁氧还蛋白（Fd）被确定为枣树抵抗WBD植原体的关键抗性因子。与光合作用途径相关的基因和蛋白质在KB组叶片中的表达水平升高，尤其是编码Fd的基因和蛋白质。高水平的Fd表达可以增强NADPH和ATP的生成，加速卡尔文循环，并促进碳水化合物的合成。这种增强作用支持了多种生物过程，包括碳和氮的吸收、叶绿素代谢以及光合色素和脂肪酸的合成。总之，本研究揭示了完整的光合系统及其相关代谢过程能够保护抗性枝条免受WBD的侵害，为培育抗性品种提供了理论依据。