近日,青島農業大學園藝學院茶葉品質調控團隊在Horticulture Research發表了題為“UGT74B5-mediated glucosylation at ortho hydroxyl groups of benzoic acid derivatives regulating plant immunity to anthracnose in tea plants”的研究論文,發現糖基轉移酶CsUGT74B5可催化SA的糖基化(發生在酚羥基位點)形成SAG,改變茶樹葉片中游離態SA的含量,進而影響茶樹對炭疽病的抗性。
課題組研究發現茶樹感染炭疽病后葉片中游離態SA含量顯著積累,同時發現一條糖基轉移酶CsUGT74B5的表達量顯著下調。系統進化分析表明CsUGT74B5可能具有催化苯甲酸類衍生物的功能。通過體外原核表達和酶學手段,并借助蛋白晶體預測、分子對接技術,我們證明了CsUGT74B5具有催化苯甲酸衍生物鄰位羥基糖苷化的功能,CsUGT74B5在體外可催化SA和2, 6-DHBA兩種底物生成對應的糖苷。借助異源植物遺傳轉化和茶樹瞬時過表達等技術,我們發現CsUGT74B5在植物體內同樣可催化SA糖苷化形成SAG。在茶樹瞬時過表達CsUGT74B5后,我們發現葉片中游離態SA的含量顯著下降,增加了茶樹對炭疽病的敏感性。
綜上所述,CsUGT74B5在茶樹體內可催化SA的糖基化形成SAG,減少葉片中游離態SA含量,影響了茶樹對炭疽病的抗性。本研究將為開發高效生物抑菌劑和茶園綠色防控提供理論指導。
圖1 CsUGT74B5重組酶體外催化酶反應產物的UPLC-MS分析
圖2 CsUGT74B5通過微調SA水平調控茶樹對炭疽病抗性的模型圖
青島農業大學園藝學院在讀研究生李彩云和吳飛雪為論文第一作者,趙磊副教授和王培強副教授為論文通訊作者。該研究得到山東省高校“青創科技支持計劃”項目(2021KJ103)、山東省自然科學基金(ZR2022MC088)和山東省現代農業茶葉產業技術體系項目(SDAIT-19-00)的支持。
茶樹是我國重要的經濟作物,其葉部病害的發生嚴重影響茶葉的產量和質量,以炭疽病為主的真菌類病害是我國茶園常見的葉部病害之一。茶樹炭疽病多由茶刺盤孢菌(Colletotrichum camelliae)引起,這些真菌通過分生孢子在茶樹的葉片、嫩枝、花序、果實等部位傳播和侵染,不僅危害成齡茶園,且多發于幼齡茶園。水楊酸(SA)是植物免疫系統的核心調節因子,被稱為植物界的“免疫指揮官”,一方面SA可作為抑菌成分主導植物抗病防御,另一方面SA可以參與植物逆境脅迫的信號轉導,介導植物多種免疫反應。
https://doi.org/10.1093/hr/uhaf009
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