JIPB | 中国农业科学院郑州果树研究所王力荣团队揭示 “PdaWRKY-PdaCYP716A-桦木醇” 介导的桃抗蚜虫新机制
文摘
科学
2024-10-27 12:24
北京
桃蚜是全球最具破坏性的韧皮部害虫之一，也是桃产业中的重大害虫，能传播数百种病毒，造成重大经济损失，威胁桃产业安全生产。目前生产中抗蚜品种严重匮乏，培育抗蚜品种是防治桃蚜最经济有效、绿色环保的途径之一。山桃 (Prunus
davidiana) 是桃亚属中对桃蚜抗性最强的种质资源，在抗蚜育种中具有广阔的应用前景。JIPB近日在线发表了中国农业科学院郑州果树研究所王力荣课题组题为 “Haplotype-resolved
genome of a heterozygous wild peach reveals the PdaWRKY4-PdaCYP716A1module mediates resistance to aphids by regulating betulin biosynthesis” 的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13782)，该研究揭示了PdaWRKY4通过促进PdaCYP716A1介导的抗蚜代谢物桦木醇的生物合成来增强山桃抗蚜的机制。山桃作为桃的野生近缘种，具有抗蚜虫、抗白粉病、耐寒、耐盐碱等优异性状。由于山桃基因组高度杂合 (1.12%)，本研究利用Pacbio测序技术获得的Hifi reads和染色质构象捕捉技术获得的HiC reads，构建了含有Pda_hap1和Pda_hap2两个单倍型的山桃高质量单倍型基因组 (图1)。通过RNA-seq发现在不同组织中存在等位基因差异表达，这些差异表达的等位基因富集在与抗性相关的通路上，可能与山桃多种优良抗性相关。![]()
图1. ‘帚形山桃1’单倍型基因组特征
结合单倍型基因组和群体分析，在山桃3号染色体末端鉴定到抗蚜的主效基因PdaWRKY4 (图2)。在抗蚜单株PdaWRKY4的启动子上有9 bp的缺失。通过酵母单杂筛库，筛选到PdaRAP2.12和PdaGAF1两个候选蛋白与PdaWRKY4的S型 (没有9 bp缺失) 启动子结合。此外，微量热泳动 (MST) 和双荧光素酶 (Dual-LUC) 试验表明PdaRAP2.12和PdaGAF1能够结合并抑制S型启动子。因此，PdaWRKY4启动子上的9 bp缺失导致两个抑制子 (PdaRAP2.12和PdaGAF1) 的结合位点丢失，从而增强PdaWRKY4的表达。
![]()
通过DAP-seq发现，PdaWRKY4靶向桦木醇合成关键基因PdaCYP716A1。通过酵母单杂 (Y1H)、Dual-LUC和MST证实了PdaWRKY4对PdaCYP716A1的调控作用。另外，通过构建拟南芥过表达株系、VIGS和瞬时过表达试验，揭示了PdaWRKY4通过促进PdaCYP716A1的表达，提高桦木醇的含量，从而增强山桃的抗蚜能力 (图3)。![]()
图3. PdaWRKY4-PdaCYP716A1模块调控山桃抗蚜模式图团队已毕业博士生王君秀 (现西南大学博士后)、郑州果树所李勇副研究员和王新卫副研究员为该论文的第一作者，王力荣研究员为通讯作者。该论文得到了国家重点研发项目 (2023YFE0105400)、中国农业科学院青年创新专项 (Y2022QC23)、中国农科院科技创新工程 (CAAS-ASTIP-2023-ZFRI-01)、作物种质资源保护项目 (2016NWB041) 和河南省优秀青年基金 (232300421042) 等的资助。Wang, J. X., Li, Y., Wang, X. W., Cao, K., Chen, C. W., Wu, J. L., Fang, W. C., Zhu, G. R., Chen, X. J., Guo, D. D. et al. (2024). Haplotype-resolved genome of a heterozygous wild peach reveals the PdaWRKY4-PdaCYP716A1 module mediates resistance to aphids by regulating betulin biosynthesis. https://doi.org/10.1111/jipb.13782JIPB面向全球，刊发整合植物生物学研究的重要创新成果，包括宏观和微观领域有创新性的重要研究论文、综述、简讯、新资源、新技术和评论性文章等。2023年2年SCI_IF: 9.3，位于植物科学TOP 3.2%，SCI的Q1区。2023年Scopus数据库中CiteScore: 18.0，位于植物科学TOP 2%。JIPB位于中国科学院期刊分区生物学大类1区和植物学小类1区，中国科协《植物科学领域高质量期刊分级目录》T1级，并入选中国科技期刊卓越行动计划。
![]()
follow us on twitter: @ JIPBio
