由大丽轮枝菌引起的黄萎病，被称为棉花的“癌症”，是棉花生产中最具威胁性、毁灭性的病害之一，在世界范围内均造成了严重的经济损失。挖掘黄萎病抗性调控基因，解析其作用机制并应用于抗病育种，是防治棉花黄萎病最经济有效的手段。组蛋白乙酰化等表观遗传修饰，在植物的生长发育和环境适应中发挥了重要调控作用。近年来，组蛋白乙酰化在植物病害防御中的功能也被逐渐揭示。然而，棉花中组蛋白乙酰化修饰的功能及与黄萎病抗性的联系仍不清楚。
近日，河南大学张骁教授团队在Plant Physiology发表了题为“Histone deacetylase GhHDA5 negatively regulates Verticillium wilt resistance in cotton”的研究论文，揭示了棉花组蛋白去乙酰化酶GhHDA5负调控黄萎病抗性的分子机制。
该研究发现，GhHDA5表达可被黄萎病菌侵染所抑制，且在抗病品种中呈现出更低的表达水平，推测GhHDA5可能负调控棉花对黄萎病菌的响应。在棉花中沉默GhHDA5显著增强了棉株对黄萎病的抗性，而在拟南芥中异源过表达GhHDA5则导致植株对黄萎病菌更加敏感。转录组和基因表达分析发现，GhHDA5显著影响了棉花木质素生物合成相关基因（如GhF5H、Gh4CL3等）的表达。进一步的染色质免疫共沉淀、组织化学及质谱分析表明，沉默GhHDA5会导致GhF5H、Gh4CL3启动子区域H3K9K14ac水平升高，促进这些基因转录，增加木质素含量，尤其是S型单体的含量，从而赋予棉株更强的黄萎病抗性。此外，该研究还发现，沉默GhHDA5还促进了活性氧(ROS)的产生，影响了水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）和独脚金内酯（SLs）的含量和信号转导，提高了致病相关基因（PRs）的表达。
综上所述，该研究揭示了组蛋白去乙酰化酶GhHDA5抑制病菌诱导的棉株木质化，同时影响ROS、植物激素介导的防御反应，从而负调节棉花对黄萎病的抗性。该研究为棉花黄萎病抗性调控机制提供了新的见解，并为抗病育种提供了重要参考和基因资源。
河南大学张骁教授和青年教师程凯为本论文的共同通讯作者，博士研究生韦春艳为第一作者。该研究受到国家自然科学基金和中原学者工作站的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiae490
