近日，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究中心闕友雄研究員團隊聯(lián)合福建農(nóng)林大學農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗生物學與遺傳育種重點實驗室王恒波副研究員在ThePlant Journal在線發(fā)表了題為The interplay between ScSWEET11 promoters andParacidovorax avenaeeffectors regulate resistance in sugarcane的研究論文。該研究闡述了病菌效應因子，通過調(diào)控寄主甘蔗糖外排轉(zhuǎn)運蛋白ScSWEET11基因的啟動子活性，介導蔗糖分轉(zhuǎn)運，影響甘蔗抗病性的分子機制。

甘蔗是一種高光效的C4植物，因莖稈富含大量糖類物質(zhì)而著名，成為全球最重要的糖料和生物能源作物。由Paracidovorax avenae (Pa )引起的赤條病是一種嚴重危害甘蔗葉片的細菌性病害。前期研究顯示，糖外排轉(zhuǎn)運蛋白（Sugars Will Eventually be Exported Transporter, SWEETs）家族基因參與響應甘蔗與Pa的互作，但機制尚不清晰。本研究中，過表達ScSWEET11植株，接種Pa后的病斑面積顯著增大，且異源表達ScSWEET11的酵母糖轉(zhuǎn)運突變體，恢復了蔗糖轉(zhuǎn)運活性。進一步，克隆了甘蔗栽培品種中該基因的啟動子序列，其中pScSWEET11_I來自甘蔗屬割手密種，而pScSWEET11_II來自甘蔗屬熱帶種，且感病品種為雜合類型，相反地，抗病品種僅有pScSWEET11_II。在脫落酸與Pa脅迫下，pScSWEET11_I的活性都顯著強于pScSWEET11_II。同時，赤條病菌的5個效應因子（PaAvrRxo1, PaXopQ, PaXopF2, PaXopAU, 和PaXopAC）的過表達，均能誘導植株產(chǎn)生明顯病斑。酵母單雜交、雙熒光素酶活性測定和過表達顯示，PaXopQ、PaXopAU、PaXopF2調(diào)控pScSWEET11_I活性，誘導ScSWEET11表達，加速蔗糖外排，導致植株感病；而PaAvrRxo1、PaXopAU影響pScSWEET11_II活性，抑制ScSWEET11表達，減弱蔗糖外排，引發(fā)植株抗病（圖1）。

圖1病菌效應因子靶向甘蔗ScSWEET11啟動子

綜上所述，甘蔗ScSWEET11屬于SWEET基因家族III分支成員，它編碼一種蔗糖外排轉(zhuǎn)運蛋白，而赤條病菌通過分泌效應因子PaXopQ、PaXopF2和PaXopAU，影響pScSWEET11_I活性，導致ScSWEET11的上調(diào)表達，促進蔗糖外排胞間，加快Pa的生長與繁殖，導致植株感病表型。相反地，PaAvrRxo1和PaXopAU調(diào)控pScSWEET11_II活性，抑制ScSWEET11的表達，降低蔗糖的外排，不利于病原菌的生長和繁殖，增強宿主對Pa的抗性（圖2）。以上研究解析了甘蔗與赤條病菌互作的調(diào)控網(wǎng)絡，為甘蔗抗病分子育種提供研究基礎。

圖2 Pa效應蛋白調(diào)控ScSWEET11啟動子在蔗糖轉(zhuǎn)運和甘蔗抗病方面發(fā)揮作用

福建農(nóng)林大學農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘蔗生物學與遺傳育種重點實驗室/農(nóng)學院 2022屆碩士研究生劉俊鴻為第一作者，園藝學院伍炳華教授和中國農(nóng)業(yè)科學院棉花研究所（安陽）章志強博士參與了該論文的部分研究工作。福建農(nóng)林大學國家甘蔗工程技術研究中心羅俊副研究員、中國熱科院熱帶作物生物育種全國重點實驗室/生物所/甘蔗研究中心闕友雄研究員、福建農(nóng)林大學國家甘蔗工程技術研究中心王恒波副研究員為該論文的共同通訊作者。以上工作得到國家自然科學基金和中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院國家熱帶農(nóng)業(yè)科學中心科技創(chuàng)新團隊，福建省自然科學基金、熱帶作物生物育種全國重點實驗室開放課題以及國家糖料產(chǎn)業(yè)技術體系的支持。

https://doi:10.1111/tpj.70255