2019年12月10日👩🏻‍🍼，分子植物病理學權威期刊Molecular Plant-Microbe Interactions （影響因子4.02）在線發表了我院王逍冬副教授研究小組題為“WRKY transcription factors shared by BTH-induced resistance and NPR1-mediated acquired resistance improve broad-spectrum disease resistance in wheat”的學術論文🫷，報道了利用麥類作物系統獲得抗性提高小麥廣譜抗病水平的研究🧑🏿‍🏭。我院碩士研究生李歡鵬、吳嬌嬌為該論文的共同第一作者，我院王逍冬副教授、西北農林科技大學王曉傑教授為通訊作者🧑‍🤝‍🧑。本項目得到了我院劉大群教授和西北農林科技大學康振生教授的悉心指導。該項目得到了國家自然科學基金、河北省優秀青年基金、旱區作物逆境生物學國家重點實驗室開放課題的資助。

系統獲得抗性（Systemic Acquired Resistance, SAR）是一種可誘導的植物抗病模式🛸，具有對次生病原物的廣譜抗性特征。在擬南芥中🧑🏽‍🍼，受NPR1基因調控，病原菌直接侵染或植物激素水楊酸類似物BTH處理均可誘導產生SAR並轉錄激活病程相關PR基因的表達。本課題組前期研究表明🤷🏿‍♀️，麥類作物中🦗，NPR1基因在丁香假單胞菌Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000誘導的獲得抗性（Acquired Resistance, AR）過程中參與調控PR基因的表達🏊🏼‍♀️。然而🚮，BTH處理雖然可顯著提高麥類作物對銹病和白粉病等多種病害的抗病水平，但BTH誘導抗性的轉錄調控網絡及NPR1基因在其中的功能尚不明確🚵‍♀️🧎‍♀️‍➡️。

本研究對大麥轉基因材料wNPR1-OE和HvNPR1-Kd進行了BTH處理後的RNA-seq測序。結果表明，大多數BTH誘導基因（BCI）的表達均不受NPR1基因調控📓🎟。同時🛴，在大麥轉基因材料wNPR1-OE中，少數的PR基因對BTH處理變得更加敏感。利用實時熒光定量qRT-PCR技術🧝🏿‍♂️，我們驗證了部分PR基因和BCI基因的表達模式🖐🏽。

進一步分析轉錄組文庫數據，發現大量WRKY轉錄因子受BTH處理顯著誘導表達👸🏽，其中少數WRKY基因表達模式與NPR1的轉基因表達水平呈正相關🧑🏼🥷🏿。綜合課題組前期研究結果，發現HvWRKY6與HvWRKY70基因在BTH誘導抗性和NPR1基因介導的AR反應中均顯著上調表達，推測為麥類作物系統獲得抗性關鍵轉錄調控因子。

進一步製備得到小麥轉基因材料HvWRKY6-OE和HvWRKY70-OE，在轉基因材料及野生型材料的葉片中註射P. syringae DC3000，清水作為對照，並在註射鄰近區接種稻瘟菌（Magnaporthe oryzae）菌株P131。結果表明👨🏿‍🌾，HvWRKY6-OE轉基因植株對稻瘟菌表現出更高抗性水平，而HvWRKY70-OE轉基因植株無抗性水平變化✡︎。利用qRT-PCR技術，發現部分PR基因受HvWRKY6基因調控🫶🏽。而另一方面，小麥轉基因材料HvWRKY70-OE中部分PR基因和BCI基因受BTH誘導上調顯著提升，推測HvWRKY70基因參與調控BTH誘導抗病過程。

進一步對小麥轉基因材料接種小麥條銹病和白粉病🏏，發現HvWRKY6-OE和HvWRKY70-OE對小麥條銹菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici）毒性小種CYR32的抗性水平顯著提高；HvWRKY70-OE轉基因植株對小麥白粉菌（Blumeria graminis f. sp. tritici）毒性小種E20的抗性水平顯著提高🤾🏽。

最後🚣🏿‍♂️，基於課題組前期工作與本研究內容，我們初步對麥類作物獲得抗性AR及BTH誘導抗性的轉錄調控網絡進行了預測。其中關鍵基因的深入挖掘與利用，將為提高小麥廣譜抗病水平提供新思路。

 原文鏈接https://apsjournals.apsnet.org/doi/10.1094/MPMI-09-19-0257-R

參考文獻

l  Li H, Wu J, et al. WRKY transcription factors shared by BTH-induced resistance and NPR1-mediated acquired resistance improve broad-spectrum disease resistance in wheat. Molecular Plant-Microbe Interactions.

l  Gao J, Bi W, Li H, et al. WRKY transcription factors associated with NPR1-mediated acquired resistance in barley are potential resources to improve wheat resistance to Puccinia triticina. Frontiers in Plant Science, 2018, 9: 1486.

l  WANG X, BI W, Jing G, et al. Systemic acquired resistance, NPR1, and pathogenesis-related genes in wheat and barley. Journal of Integrative Agriculture, 2018, 17(11): 2468-2477.