香蕉枯萎病是制约我国乃至世界香蕉生产的毁灭性病害。其病原菌Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4 （Foc TR4）可以在土壤中长期存活，导致病害防控非常困难。抗病育种是目前最有效的病害防控方法，然而大部分香蕉抗病品种在抗性与果实品质、生育期等生物性状之间难以平衡，致使一些对枯萎病高抗的品种难以推广与应用。因此，深入探究香蕉枯萎病菌的致病机制及其与寄主的相互作用机制，对于开发新型高效的香蕉枯萎病防控技术具有重要意义。
2025年1月，Horticulture Research上线了（Advance Access）华南农业大学植物保护学院李敏慧/姜子德课题组题为A virulent milRNA of Fusarium oxysporum f. sp. cubense impairs plant resistance by targeting banana AP2 transcription factor coding gene MaPTI6L的研究论文，该研究揭示了香蕉枯萎病菌的致病milRNA跨界调控寄主抗性基因表达，从而促进病原菌侵染的致病机制。
本研究通过转录组数据分析，并结合milRNA靶基因在线预测，在寄主香蕉的基因组中筛选鉴定了Foc-milR87的靶基因MaPTI6L，该基因编码一种植物特有的AP2型转录因子，靶位点位于靶基因mRNA的3’UTR区。序列比较发现部分香蕉抗病品种中MaPTI6L基因在Foc-milR87靶位点处存在天然单核苷酸多态性（SNPs）。本研究证明这种单核苷酸突变确实会阻断Foc-milR87对靶标基因的抑制作用，并且核苷酸突变越多，该milRNA对其靶基因的表达抑制作用越弱（图1）。
在本氏烟中异源表达MaPTI6L发现其定位于细胞核，可触发植物的免疫反应，并提高植物的抗病性。生信分析预测MaPTI6L可能结合在顺式作用元件GCC-box上，结合病原菌侵染不同时间段的香蕉转录组数据分析，筛选到MaPTI6L下游的潜在靶基因——水杨酸通路关键基因MaEDS1，并利用酵母单杂交、凝胶阻滞试验和双荧光素酶报告基因实验证明MaPTI6L可以激活MaEDS1的转录进而激活植物抵御病原菌的防御机制。
图2 Foc-milR87的致病机制模式图
香蕉的AP2家族转录因子MaPTI6L在病原菌侵染早期响应香蕉枯萎病菌的侵染而表达，通过结合到MaEDS1启动子区域的GCC盒上，从而激活其下游抗性相关水扬酸（SA）通路基因的表达。随着病程发展，病原菌分泌大量的Foc-milR87进入寄主香蕉细胞，特异性地结合到MaPTI6L的3’UTR区域，并抑制其的表达，进而抑制MaEDS1的激活，最终抑制了寄主的抗性，从而帮助病原菌成功侵染。而当敲除Foc-milR87后，病原菌不能产生和分泌这一关键的致病milRNA，显著诱导了MaPTI6L的表达，从而激活MaEDS1及其下游SA通路抗性相关基因表达。
本研究证明香蕉枯萎病菌的milRNA能够跨界调控寄主植物抗性基因的表达，进而促进病原菌对寄主植物的侵染；同时发现野生抗枯萎病香蕉品种中MaPTI6L基因的3’UTR区的SNPs可帮助寄主香蕉逃避枯萎病菌Foc-milR87的识别与抑制，从而激活了寄主植物内在的免疫防卫反应。这种来自非编码区的单核苷酸突变将突破当前香蕉改良过程中面临的遗传转化技术限制，只需要针对几个特定核苷酸进行精准基因编辑，即可实现香蕉抗病性的显著提升。这一发现将加速香蕉抗枯萎病品种改良进程，对香蕉产业的可持续发展意义重大。
Hortic Res | 首个三倍体栽培香蕉T2T参考基因组发布
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南京农业大学英文期刊
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