Horticulture Research|新疆生地所在新疆野苹果腐烂病抗性机制研究中取得重要进展

　　

????苹果腐烂病由坏死性真菌Valsa mali引起，可造成枝干皮层坏死、树势衰退甚至整株死亡，是严重威胁全球苹果产业可持续发展和野生苹果种群存续的重大病害，尤其在我国苹果主产区发生范围广、防控难度大。新疆野苹果（Malus sieversii）作为栽培苹果的祖先种，蕴含丰富的优异抗病等位基因，是解析果树抗病机制、挖掘育种靶点的重要种质资源。目前苹果对腐烂病的抗性分子调控网络仍不完整，长非编码RNA（lncRNA）作为植物免疫的重要调控层，其在木本果树抗腐烂病中的功能和作用机制尚缺乏系统解析。

????近日，中国科学院新疆生态与地理研究所张道远研究员团队以题为“Novel MsWRKY65–MsLNC1–MsTRX5 module confers Valsa canker resistance in wild apple (Malus sieversii)”的研究论文发表在园艺学顶级期刊《Horticulture Research》。该研究揭示了全新的MsWRKY65–MsLNC1–MsTRX5调控模块介导腐烂病抗性的分子机制，为苹果抗病分子育种提供了关键的基因资源和理论依据。

????研究者对受V. mali侵染的新疆野苹果样本进行链特异性转录组测序，共鉴定出35?898个lncRNA，其中差异表达lncRNA的顺式靶标显著富集于植物–病原互作、MAPK信号、苯丙烷生物合成及植物激素信号转导等抗病通路。通过加权基因共表达网络分析（WGCNA），锁定模块MEsyblue3内MsLNC1与MsWRKY65在侵染后5 d共达表达峰值。瞬时过表达MsLNC1的野苹果植株接种V. mali后，病斑长度较对照显著缩短21.4%，病原菌生物量显著降低，且MsCDPK10、MsAOS1、MsPR5、MsPR8等抗病相关基因的表达显著上调；而RNAi敲低MsLNC1的植株则病斑长度显著增加，感病性增强，证实MsLNC1是野苹果腐烂病抗性的正调控因子。进一步功能验证表明，过表达MsWRKY65可显著增强植株抗病性，而RNAi敲低则增强感病性；调控关系分析显示，MsWRKY65直接结合MsLNC1启动子的第4个W?box基序，直接激活MsLNC1的转录。

????研究者继续找寻MsLNC1下游调控靶基因，通过GO功能富集发现，lncRNA的顺式调控靶标显著富集在“细胞氧化还原稳态”通路，其中MsLNC1的相邻基因MsTRX5（编码硫氧还蛋白H5）是该通路的核心候选基因。功能验证显示，MsTRX5同样正调控腐烂病抗性：过表达MsTRX5的植株硫氧还蛋白活性显著升高，接种后1 d出现一氧化氮（NO）爆发、过氧化氢（H?O?）含量降低，抗病相关基因显著上调，抗病性增强；而敲低MsTRX5则植株感病性显著提升。

????序列比对发现，序列比对显示，MsLNC1与MsTRX5启动子区域存在两段长度为 20 bp 的同源区段，EMSA实验进一步证实MsLNC1可直接结合这两个同源区段。RNA pull-down 联合质谱及 Western blot分析表明，MsLNC1能够与RNA聚合酶II（Pol II）及其磷酸化形式发生相互作用，从而通过招募转录机器促进MsTRX5的转录。此外，MsTRX5对MsLNC1的表达并无反馈调控作用，进一步确证MsLNC1位于MsTRX5上游发挥作用。

????基于上述结果，研究团队提出了完整的调控模型：腐烂病菌侵染后，MsWRKY65 被激活，通过结合MsLNC1启动子上的W-box基序诱导其表达；随后 MsLNC1借助同源序列结合至MsTRX5启动子区域，并招募RNA聚合酶 II 转录复合体，促进 MsTRX5表达；MsTRX5通过调控细胞氧化还原稳态（诱导NO爆发、清除过量ROS），进而激活下游抗病基因的表达，最终增强野苹果对腐烂病的抗性。

????本研究首次在木本果树中揭示了一个由lncRNA介导的转录调控级联网络参与抗病应答的新机制，拓展了植物lncRNA功能及果树抗病调控网络的理论认识。该调控模块中的三个关键组分——MsWRKY65、MsLNC1和MsTRX5，均可作为苹果抗病分子育种的优良靶标，借助分子标记辅助选择或基因编辑技术进行定向遗传改良，有望加速抗腐烂病新品种的选育进程，对保障苹果产业健康发展和新疆野苹果种质资源保护具有重要的现实意义。后续研究可进一步聚焦该模块响应病原侵染的上游激活信号，以及其在不同苹果种质中的自然等位变异，从而为抗病育种提供更丰富的遗传资源。

????文章链接：Novel MsWRKY65–MsLNC1–MsTRX5 module confers Valsa canker resistance in wild apple (Malus sieversii) | Horticulture Research | Oxford Academic

图：MsWRKY65–MsLNC1–MsTRX5模块调控新疆野苹果抗腐烂病分子机制