近日,中國農業科學院果樹研究所蘋果分子育種課題組,通過對斑點落葉病抗、感蘋果品種進行比較轉錄組分析,揭示了蘋果響應斑點落葉病菌侵染的關鍵基因和通路,相關成果發表在《Horticultural Plant Journal》上。
鏈格孢屬蘋果專化型(Alternaria alternata apple pathotype)引起的斑點落葉病是世界范圍內最重要的蘋果病害之一,嚴重制約蘋果產業的持續健康發展。由于病原真菌潛伏侵染的特性,蘋果病害監測耗時費力,常規化學防治措施也給環境帶來巨大壓力,因此,提高栽培品種的抗病性是蘋果產業的重大需求。解析抗性品種的抗病機制能夠為蘋果抗病種質遺傳改良提供方向,具有重要的理論和應用價值。
研究首先在實驗室條件下對‘寒富’和‘金冠’蘋果的斑點落葉病抗性進行鑒定,結果表明,‘寒富’斑點落葉病抗性顯著優于‘金冠’。利用RNA-Seq技術對斑點落葉病菌接種前后抗、感品種的轉錄組變化進行了評估,明確了兩個品種不同侵染時期的差異表達基因及富集的代謝通路。此外,在‘金冠’葉片中瞬時過表達MdERF110,顯著提高其斑點落葉病抗性,進一步研究發現,過表達MdERF110增強了MdPR4-2基因的表達水平。利用雙熒光素酶報告系統,驗證了MdERF110可能通過作用于MdPR4-2啟動子,激活其表達,進而提高蘋果對斑點落葉病的抗性。以上結果為培育高抗蘋果斑點落葉病的蘋果新種質奠定理論基礎。