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https://doi.org/10.1186/s42483-022-00139-9

疫霉屬 (Phytophthora) 是重要的植物病原卵菌，對(duì)全球農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和糧食安全構(gòu)成重大威脅。如大豆疫霉 (P. sojae)，在大豆幼苗期可造成植株枯萎，在成株期可造成大豆根部腐爛，導(dǎo)致全球每年約20億美元的直接經(jīng)濟(jì)損失；辣椒疫霉 (P. capsici) 是常見于蔬菜上的一種極具破壞性的病原菌，其寄主范圍非常廣泛，除辣椒外，還可為害葫蘆、番茄、茄子等作物。

面對(duì)病原菌的攻擊，植物也會(huì)利用高效、動(dòng)態(tài)和分級(jí)的免疫系統(tǒng)對(duì)病原菌的侵染做出響應(yīng)。植物免疫系統(tǒng)的激活誘導(dǎo)了植物對(duì)病原菌的侵襲產(chǎn)生抗性，但同時(shí)植物免疫反應(yīng)常常也會(huì)阻礙植物的生長和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。在抗病育種中，如何平衡植物免疫和生長是一個(gè)有趣的科學(xué)話題。

Phytopathology Research 今日在線發(fā)表了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院題為“GmPAO-mediated polyamine catabolism enhances soybean Phytophthora resistance without growth penalty”的文章。該研究通過UHPLC-MS技術(shù)發(fā)現(xiàn)大豆疫霉菌的侵染能夠誘導(dǎo)大豆植株內(nèi)亞精胺 (Spd) 和精胺 (Spm) 含量的顯著上調(diào)，由于多胺氧化酶 (PAO) 能夠代謝Spd和Spm產(chǎn)生過氧化氫，作者利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)在大豆中過表達(dá)PAO基因，通過代謝大豆疫霉侵染時(shí)積累的Spd和Spm產(chǎn)生更多的過氧化氫，實(shí)現(xiàn)抗病信號(hào)的精準(zhǔn)激活。研究結(jié)果表明：1）PAO過表達(dá)轉(zhuǎn)基因大豆株系只在侵染點(diǎn)表現(xiàn)出顯著的促進(jìn)過氧化氫產(chǎn)生的效果，同時(shí)過表達(dá)PAO也促進(jìn)了PTI反應(yīng)；2）PAO過表達(dá)轉(zhuǎn)基因大豆株系對(duì)多個(gè)大豆疫霉小種均具有顯著的抗病效果；煙草瞬時(shí)表達(dá)PAO后接種辣椒疫霉和寄生疫霉也表現(xiàn)出顯著抗性，說明該策略具有廣譜抗病性；3）PAO過表達(dá)轉(zhuǎn)基因大豆株系的多個(gè)農(nóng)藝性狀并沒有發(fā)生明顯變化。通過上述研究，作者建立了一種在不影響植物生長的情況下，適時(shí)適地發(fā)揮抗病功能的轉(zhuǎn)基因抗病策略。

Fig. 1 GmPAO significantly enhances resistance against P. sojae in the transgenic soybean lines

Fig. 2 A proposed model illustrating the mechanism of GmPAO-mediated resistance

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)竇道龍團(tuán)隊(duì)長期從事作物疫病成災(zāi)機(jī)制與控制，作物病害控制技術(shù)等研究。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院/前沿交叉研究院博士研究生楊坤為該論文第一作者，竇道龍教授為通訊作者，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所閆強(qiáng)副研究員和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院景茂峰副教授也參與了該項(xiàng)研究。本研究得到了國家自然科學(xué)基金（31721004和32072507）的資助。

Cite this article:

Yang, K., Yan, Q., Wang, Y. et al. GmPAO-mediated polyamine catabolism enhances soybean Phytophthora resistance without growth penalty. Phytopathol Res. 2022; 4: 35. https://doi.org/10.1186/s42483-022-00139-9

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