近日，《Plant Physiology》在線(xiàn)發(fā)表西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院教授王躍進(jìn)課題組論文。揭示了中國(guó)野生毛葡萄中VqMAPK4-VqGT3- VqNSTS6 級(jí)聯(lián)途徑動(dòng)態(tài)調(diào)控芪類(lèi)物質(zhì)積累，進(jìn)而增強(qiáng)植物對(duì)白粉病抗性的分子機(jī)制，為果樹(shù)抗病育種提供了新的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用前景。已畢業(yè)博士劉婉迪與閆朝輝為論文第一作者，教授王躍進(jìn)和副教授劉國(guó)甜為論文通訊作者。

VqMAPK4-VqGT3- VqNSTS6 級(jí)聯(lián)途徑在抗白粉病中的作用模型示意圖。西北農(nóng)林科技大學(xué)供圖

葡萄白粉病自19世紀(jì)中期由北美傳播到歐洲各國(guó)，并造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。至今，這種病害仍然是全球最具破壞性的葡萄病害之一。中國(guó)野生毛葡萄株系（ V. quinquangularis ）‘丹鳳-2’對(duì)白粉病菌表現(xiàn)出較強(qiáng)的白粉病抗性，是培育葡萄抗病新品種的重要種質(zhì)資源。芪類(lèi)物質(zhì)作為葡萄中的重要植保素，已被多項(xiàng)研究證實(shí)其積累有助于增強(qiáng)葡萄對(duì)白粉病的抗性。然而，過(guò)量的芪類(lèi)物質(zhì)積累會(huì)影響植物的正常生長(zhǎng)，因此，植物體內(nèi)的植物免疫與正常生長(zhǎng)之間的平衡關(guān)系研究顯得尤為重要。然而，在白粉病脅迫下，植物如何精確調(diào)控芪類(lèi)植保素的積累以平衡免疫和生長(zhǎng)之間的關(guān)系，其背后的分子機(jī)制仍不明確。

研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)表達(dá) VqNSTS6 能夠增加芪類(lèi)物質(zhì)的積累，從而增強(qiáng)植物對(duì)白粉病的抗性；而干擾 VqNSTS6 的表達(dá)則會(huì)降低芪類(lèi)物質(zhì)的積累，并使植物對(duì)白粉病的易感性增加。進(jìn)一步的研究表明，中國(guó)野生毛葡萄轉(zhuǎn)錄因子VqGT3通過(guò)與 VqNSTS6 啟動(dòng)子上的GT-box結(jié)合，促進(jìn)芪類(lèi)物質(zhì)的積累；VqGT3的過(guò)表達(dá)能夠增強(qiáng)芪類(lèi)物質(zhì)的積累，從而提高葡萄對(duì)白粉病的抗性。同時(shí)，VqGT3與VqMAPK4相互作用并受到其磷酸化調(diào)控。

在感病后期，植株通過(guò)感知芪類(lèi)物質(zhì)的過(guò)量積累，向MAPK4通路釋放磷酸化信號(hào)，導(dǎo)致下游VqGT3的降解與表達(dá)量降低，從而負(fù)向調(diào)控 VqNSTS6 的表達(dá)，減少過(guò)量芪類(lèi)物質(zhì)的積累以平衡免疫與植株的生長(zhǎng)。此外，通過(guò)激光共聚焦顯微鏡觀察，研究還發(fā)現(xiàn)VqNSTS6-GFP蛋白在白粉菌侵染后能被小型囊泡狀結(jié)構(gòu)包裹，并轉(zhuǎn)運(yùn)到病原菌孢子吸器的侵入點(diǎn)；隨著孢子的萌發(fā)，VqNSTS6-GFP包裹病原菌吸器形成吸器鞘，阻止病原菌對(duì)寄主植物的入侵。進(jìn)一步揭示了芪類(lèi)物質(zhì)合成的關(guān)鍵酶在葡萄抗白粉病中的重要作用。

綜上所述，該研究闡明了VqMAPK4-VqGT3-VqNSTS6級(jí)聯(lián)途徑在葡萄抗白粉病免疫中的關(guān)鍵作用，為葡萄抗病育種提供了重要的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐策略。