近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院葡萄種質(zhì)資源與遺傳育種團(tuán)隊(duì)在《New Phytologist》雜志在線發(fā)表了題為“Overexpression of two CDPKs from wild Chinese grapevine enhances powdery mildew resistance in Vitis vinifera and Arabidopsis”的研究論文。園藝學(xué)院2017級(jí)博士研究生胡洋為該論文第一作者，文穎強(qiáng)教授為通訊作者。

 

　　白粉病嚴(yán)重危害葡萄生產(chǎn)，每年造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。廣泛栽培的歐亞種葡萄品質(zhì)優(yōu)良，但對(duì)白粉病缺乏有效遺傳抗性。經(jīng)鑒定，部分中國(guó)野生種葡萄（株系）高抗白粉病，是進(jìn)行葡萄抗病分子育種的重要種質(zhì)資源。Ca2+是植物細(xì)胞中重要的第二信使分子。當(dāng)植物細(xì)胞受到病原物入侵刺激時(shí)，細(xì)胞質(zhì)中的鈣離子濃度會(huì)發(fā)生周期性振蕩（即鈣信號(hào)）。鈣依賴蛋白激酶（CDPKs）通過其羧基端鈣調(diào)結(jié)構(gòu)域（EF-hand）結(jié)合Ca2+并促使自身構(gòu)象發(fā)生改變，暴露出激酶活性位點(diǎn)；然后，CDPKs通過結(jié)合底物蛋白或促使其磷酸化，將鈣信號(hào)轉(zhuǎn)化為磷酸化事件，進(jìn)而將脅迫信號(hào)傳遞給下游的轉(zhuǎn)錄因子、蛋白激酶或末端代謝酶類等底物蛋白。因此，鈣依賴蛋白激酶可能在葡萄與白粉菌互作過程中發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)控功能。該研究從高抗白粉病的華東葡萄株系白河-35-1中鑒定到兩個(gè)響應(yīng)白粉菌誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)的I類CDPK基因（VpCDPK9/13）；通過遺傳轉(zhuǎn)化獲得了VpCDPK9/13-YFP的過表達(dá)轉(zhuǎn)基因葡萄株系及VpCDPK9-YFP的過表達(dá)轉(zhuǎn)基因擬南芥株系。抗病性鑒定結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因材料的白粉病抗性相對(duì)于野生型顯著增強(qiáng)，且主要?dú)w因于白粉菌誘導(dǎo)的寄主細(xì)胞過敏性死亡、細(xì)胞壁沉積和過氧化氫積累，并依賴于乙烯和水楊酸信號(hào)；生化分析表明，VpCDPK9/13均可以通過與VpMAPK3、VpMAPK6、VpACS1和VpACS2相互作用，調(diào)控后者磷酸化與蛋白質(zhì)積累進(jìn)而參與調(diào)控乙烯生物合成；田間葡萄葉片激素測(cè)定結(jié)果顯示：乙烯在抗白粉病野生葡萄株系中積累水平較高，而在感白粉病野生葡萄株系中積累極低。該現(xiàn)象在歐洲葡萄中不存在，表明乙烯可能在中國(guó)野生葡萄抗白粉病過程中發(fā)揮重要功能。該研究為利用中國(guó)野生葡萄抗病基因資源進(jìn)行栽培葡萄抗病分子育種提供了理論依據(jù)。

 

　　該研究由園藝學(xué)院和馬里蘭大學(xué)合作完成，受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和美國(guó)NSF項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.17285