近日,我院谭小力教授团队在Plant Physiology上发表了题为“A GDSL motif-containing lipase modulates Sclerotinia sclerotiorum resistance in Brassica napus”的研究论文,揭示了一个GDSL-脂肪酶基因BnaC07.GLIP1在油菜菌核病抗性中的功能及分子机制。
由核盘菌(Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) De Bary)引起的菌核病是一种毁灭性的疾病,寄主范围广,感染了数百种植物。它还限制了全球油菜(Brassica napus)的产量、质量和安全生产。然而,抗源的缺乏及抗性遗传机制的复杂极大地限制了油菜菌核病抗性育种工作。因此,挖掘和鉴定新的抗菌核病基因并解析这些基因的抗病机制,对于揭示油菜菌核病抗性差异的分子机制及基因工程育种具有重要意义。
本研究以含有GDSL基序并定位于细胞间隙的脂肪酶基因BnaC07.GLIP1为切入点,利用异源表达、过表达及CRISPR/Cas9基因编辑等方法,证实该基因是重要的油菜抗菌核病因子。进一步研究发现,核盘菌侵染后BnaC07.GLIP1影响了油菜的脂质组成并诱导磷脂分子如磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱和磷脂酸的产生,这些分子与活性氧(ROS)水平的降低和防御相关基因表达增强有关。此外,甘蓝型油菜bZIP44转录因子特异性结合BnaC07.GLIP1启动子的CGTCA基序,以正向调节其表达。BnbZIP44可以响应核盘菌的侵染,其在拟南芥中的异源表达抑制了ROS的积累,增强了拟南芥对菌核病的抗性。因此,BnaC07.GLIP1在BnbZIP44的下游发挥作用,通过调节甘蓝型油菜磷脂分子的产生和ROS稳态参与油菜菌核病抗性。该研究不仅是对油菜抗菌核病分子机制及调控网络的重要补充,而且对于油菜抗菌核病分子育种具有重要的实践意义。
BnbZIP44转录激活BnaC07.GLIP1调节植物对油菜菌核病的抗性的模型
我院谭小力教授为该论文的通讯作者,副研究员丁丽娜为该论文的第一作者,团队的研究生胡映辉、李腾、李明、李岳涛、吴沅臻等也参与了研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省自主创新基金,江苏省重点研发计划(现代农业)等资金项目的支持。
论文链接:https://doi.org/10.1093/plphys/kiae500