近日，中國(guó)農(nóng)科院（深圳）農(nóng)業(yè)基因組研究所研究員錢萬(wàn)強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在《植物生理學(xué)》（ Plant Physiology ）雜志在線發(fā)表了研究論文，深入揭示了專一性病原菌——柄銹菌通過控制薇甘菊體內(nèi)茉莉酸水平來(lái)抑制其生長(zhǎng)的分子機(jī)制，相關(guān)成果可為開發(fā)薇甘菊靶向性防控技術(shù)提供新的思路。
薇甘菊是一種入侵雜草，原產(chǎn)于熱帶美洲，后入侵到亞洲以及南太平洋等70多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，已成為當(dāng)今世界熱帶、亞熱帶地區(qū)危害最嚴(yán)重的雜草之一，被國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟列為100種最嚴(yán)重入侵物種之一。然而，薇甘菊分布環(huán)境復(fù)雜，可在森林、廢棄地、水源地帶及交通沿線生存，難以施用人工或者化學(xué)防治技術(shù)。因此如何利用薇甘菊天敵構(gòu)建可持續(xù)的生物防治技術(shù)已成為一項(xiàng)重大需求。
薇甘菊的快速蔓延，主要在于其快速生長(zhǎng)的生物學(xué)特性。薇甘菊柄銹菌是一種短生活周期的單主寄生銹菌，已經(jīng)在5個(gè)國(guó)家和地區(qū)的100多個(gè)釋放點(diǎn)進(jìn)行了野外釋放，顯著的抑制了薇甘菊的快速蔓延，然而，其抑制薇甘菊快速生長(zhǎng)的作用機(jī)制尚不清楚。
該研究從兩個(gè)方面解釋了特異性柄銹菌抑制薇甘菊生長(zhǎng)的機(jī)制。一方面侵染可降低生長(zhǎng)激素水平：被柄銹菌侵染后，薇甘菊葉片中茉莉酸和茉莉酸異亮氨酸水平顯著提升，進(jìn)而減少了防御激素水楊酸的積累，為銹菌的發(fā)育創(chuàng)造了環(huán)境。
銹菌的發(fā)育進(jìn)一步誘導(dǎo)了薇甘菊葉片中茉莉酸的不斷積累，抑制了薇甘菊生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素等生物合成關(guān)鍵基因的表達(dá)，最終導(dǎo)致促生長(zhǎng)激素含量的顯著降低，薇甘菊的快速生長(zhǎng)受到抑制。
另一方面，侵染可減弱光合作用能力：銹菌侵染和茉莉酸的持續(xù)積累，促使葉綠體中活性氧的迸發(fā)，破壞了植株中未侵染區(qū)域的葉綠素結(jié)構(gòu)，抑制了光反應(yīng)、暗反應(yīng)基因的表達(dá)，并降低Rubisco酶活性，降低了葉片氮的運(yùn)輸與同化作用，導(dǎo)致葉片光合能力的減弱。
該研究成果不僅闡明柄銹菌侵染薇甘菊的治病過程，解析薇甘菊對(duì)柄銹菌侵染的響應(yīng)機(jī)制，還為推動(dòng)入侵薇甘菊的靶向防控技術(shù)的研發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。
基因組所碩士張廣忠、博士后王陳驕子為該論文的第一作者，錢萬(wàn)強(qiáng)和副研究員劉博為該論文的通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad186
