病原微生物與植物互作的分子機製

 

植物在整個生長發育過程中經受了各種病原菌的侵襲，植物經過與病原菌的長期共進化形成了一套複雜的防禦體係。在整個植物與病原微生物互作過程中，多種植物激素（如水楊酸、乙烯和茉莉酸等）發揮著十分重要的調控功能。不同的植物激素介導不同的植物與病原微生物互作信號途徑，並有針對性地調控植物應對不同類型病原菌的侵染，比如水楊酸主要調控植物抵抗活體營養型病原菌的侵染；茉莉酸和乙烯主要介導死體營養型病原菌的侵染，並在植物與病原微生物互作過程中常常表現出拮抗作用。

 

目前已有大量的研究證實，植物WRKY基因家族在植物與病原微生物互作信號途徑中發揮重要的生物學功能，但其相互作用的分子機製尚不很清楚。近期，中國科學院西雙版納熱帶植物園植物分子生物學研究組餘迪求研究員的博士研究生陳利鋼通過潛心分析，係統解釋了擬南芥WRKY8基因如何參與調控植物與病原微生物互作反應的分子機製及其信號通路。

其主要研究結果如下：

（1）通過表達分析發現，擬南芥WRKY8基因受病原微生物PstDC3000和Botrytis誘導表達，在調控擬南芥抵抗病原微生物PstDC3000和Botrytis侵染中發揮重要的生物學功能。

 

（2）wrky8基因突變體提高了對活體營養型病原菌PstDC3000的抗性水平，但降低了對死體營養型病原菌Botrytis的抗性水平；與之相反，高表達WRKY8基因植株對PstDC3000的抗性水平降低，而對Botrytis的抗性水平提高；

 

（3）通過進一步檢測抗病相關基因的表達發現，wrky8基因突變導致受水楊酸調控的PR1基因表達提高，從而增強了抵抗PstDC3000侵染的抗性水平；同時通過抑製受茉莉酸調控的PDF1.2基因的表達，從而增加了對Botrytis侵染的敏感性。以上研究結果表明，擬南芥WRKY8基因在水楊酸信號途徑中起負調控作用，在茉莉酸途徑中起正調控作用。

 

擬南芥WRKY8作為轉錄調控因子在不同類型的病原菌抗性中所具有的這種相反的生物學功能，說明抗病信號傳遞也發生在轉錄調控水平上。此外，更多參與這種相互拮抗調控的功能基因的發現和鑒定，將有助於科學家詳盡闡明不同信號途徑之間的拮抗機製。