亚硝基谷胱甘肽还原酶GSNOR1正调控植物对疫霉菌的抗性

摘要

疫霉属(Phytophthora)卵菌引致马铃薯晚疫病等作物灾难性病害,严重威胁作物的可持续生产.由于病菌毒性变异,导致品种抗病性丧失问题突出.因此,挖掘植物广谱和持久抗病基因,并探索其在抗病育种中的有效利用具有重要的科学意义.亚硝基谷胱甘肽还原酶1 (GSNOR1)是植物氮信号通路中高度保守的关键还原酶,其参与调节R基因介导的植物抗性和非寄主抗性.然而,GSNOR1参与抗疫霉菌的免疫功能和作用机理尚不清楚.本研究中,借助拟南芥与寄生疫霉菌互作的模式体系,首先发现拟南芥T-DNA插入突变体gsnor1-3对寄生疫霉菌呈现感病表型.进一步利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)降低烟草叶片中GSNOR1同源基因的表达量,在此基础上,通过抗病表型分析以及一系列抗性相关功能的检测,结果表明,沉默本氏烟草GSNOR1同源基因能够在寄生疫霉菌侵染植物的过程中削弱植物体内的活性氧(ROS)迸发、病程相关基因(PR genes)的诱导表达以及MAPK信号转导,从而增强了植物对疫霉菌的感病性.本研究揭示了植物GSNOR1对疫霉菌具有高度保守的抗性功能,并初步解析了GSNOR1正调控植物抗疫霉菌的作用机理,为进一步探索GSNOR1在马铃薯抗晚疫病中的功能及其在抗病育种中的有效利用奠定了重要的理论基础.