瓜類作物如何抗病害？科學家揭示葫蘆素抗病密碼

近日，中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所聯(lián)合國內多家科研單位圍繞葫蘆素的運輸機制進行了深入研究，首次揭示了葫蘆科瓜類作物中一種三萜化合物——葫蘆素的轉運分子機制，并闡明了葫蘆素通過調節(jié)根際菌群的互作模式提高植物抗病性的新機制。相關研究成果發(fā)表在《自然—植物（Nature Plants）》。

植物根系分泌的次級代謝產物在選擇性塑造根際微生物組方面發(fā)揮著重要作用，葫蘆素是葫蘆科植物特有的三萜類次級代謝產物，在植物根部、果實中均可檢測到，但葫蘆素在植物體內的運輸機制及其調節(jié)根際微生物組成的機制尚不清楚。

該研究從甜瓜和西瓜的葫蘆素合成的部位——根部入手，發(fā)現(xiàn)甜瓜、西瓜可從根部向土壤中外排葫蘆素B和葫蘆素E，并在甜瓜、西瓜基因組中鑒定到兩個MATE轉運蛋白基因。該基因不僅與葫蘆素合成基因成簇分布，且被前期發(fā)現(xiàn)的葫蘆素調控因子直接調控，該基因產生的蛋白可直接運輸葫蘆素B及葫蘆素E。通過分析根際微生物16S rRNA及宏基因組測序數(shù)據(jù)，并結合體外生化實驗驗證發(fā)現(xiàn)，根系分泌的葫蘆素B可作為碳源誘導根際腸桿菌生長，并進一步促進拮抗細菌——芽孢桿菌富集，從而建立了甜瓜對土傳病原菌——鐮刀菌的有效防御機制。該研究為培育可分泌高濃度葫蘆素的優(yōu)質抗病新品種提供了理論支撐，并有助于提高葫蘆素在有害生物綜合治理中的應用前景。

據(jù)了解，該研究得到國家重點研發(fā)計劃、云南省科學基金等項目的資助。

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學術支持

中國農業(yè)科學院

制作

光明網(wǎng)科普事業(yè)部

記者

宋雅娟 張蕃