本網訊 近日，《The Plant Cell》雜誌在線發表了中國農業大學農學院、農業農村部甘薯生物學與生物技術重點實驗室何紹貞/劉慶昌教授課題組題為「IbBBX24 Promotes the Jasmonic Acid Pathway and Enhances Fusarium Wilt Resistance in Sweet Potato」的研究論文，揭示了B-box鋅指蛋白IbBBX24通過調控茉莉酸途徑增強甘薯蔓割病抗性的分子機理。據悉，這是該雜誌首次發表甘薯的研究論文。
甘薯（2n=B1B1B2B2B2B2=6x=90）是重要的糧食、飼料、工業原料和新型能源作物。由尖孢鐮刀菌甘薯專化型Fusarium oxysporum f.sp.batatas（Fob）引起的甘薯蔓割病是甘薯生產上的主要病害之一，嚴重影響了甘薯的產量，降低了甘薯的營養價值。所以提高甘薯蔓割病抗性成為甘薯品種改良的主要目標之一。但是，目前甘薯對蔓割病的抗性機制尚不清楚。
先前的研究表明，植物中B-box轉錄因子家族參與調控植物的多個生命過程，如開花、種子萌發、避蔭反應、非生物脅迫響應以及植物激素信號轉導等，但是B-box鋅指蛋白在植物應對生物脅迫中的功能知之甚少。該研究團隊從甘薯抗病材料中克隆得到IbBBX24，並對其功能進行了探索。IbBBX24的表達在抗蔓割病甘薯材料中受到Fob和MeJA的顯著誘導。過表達IbBBX24基因能夠顯著提高轉基因甘薯的茉莉酸含量，並增強其蔓割病抗性且不引起產量下降，而RNAi沉默植株的抗性顯著降低。
研究團隊對蔓割病菌處理後的過表達及RNAi沉默甘薯株系進行了RNA-seq和ChIP-seq分析。結果表明，IbBBX24能夠結合在茉莉酸信號轉導途徑關鍵基因IbJAZ10 和IbMYC2的啟動子上，抑制IbJAZ10但激活IbMYC2的表達。此外， IbBBX24可以直接與IbJAZ10相互作用，從而減輕IbJAZ10對IbMYC2活性的抑制作用。因此， IbBBX24可以在轉錄水平及蛋白水平上調控茉莉酸信號轉導途徑的關鍵信號分子，從而通過茉莉酸途徑增強甘薯的抗病性。
由於植物與病原體之間的相互作用較為複雜，此研究結果表明，MeJA處理能夠直接抑制Fob的生長，且在Fob培養液中未檢測到茉莉酸相關代謝物(JA、JA- ile和MeJA)，推測Fob不會通過產生類似茉莉酸的代謝物而幹擾甘薯體內的JA信號通路。該研究為培育抗病性增強但產量不降低的甘薯新品種提供了候選基因。
何紹貞教授和劉慶昌教授為該論文的共同通訊作者，張歡博士和張鉛博士研究生為該論文的共同第一作者，生物學院李繼剛教授、農學院王向峰教授和翟紅教授參與了該研究的指導工作，李繼剛教授參與了部分論文的撰寫和修改工作。該研究得到了國家自然科學基金、國家甘薯產業技術體系、北京市創新團隊和中國博士後科學基金的經費支持。
責任編輯：馬文哲