JGG｜中科院遗传发育所沈前华团队解析大麦白粉病抗性机制

白粉病是作物的主要真菌病害之一，每年发病流行严重时造成麦类等主粮作物减产10%–40%。植物通过免疫受体识别病原菌后激活免疫通路，包括丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联反应。目前对麦类作物中MAPK级联信号通路及其参与的免疫信号转导还知之甚少。因此，阐明麦类作物中MAPK通路及其靶标并揭示其调控抗病的分子机制具有重要意义。

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所沈前华研究员团队Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“HvMPK4 phosphorylates HvWRKY1 to enhance its suppression of barley immunity to powdery mildew fungus”的研究论文，该研究揭示了大麦MKK1-MPK4-WRKY1模块负调控白粉病抗性的分子机制。

植物中MAPK级联反应通路与生物胁迫、非生物胁迫、细胞分化及发育密切相关，但MAPK 级联反应在麦类作物中调控白粉病抗性的作用机制尚不明确。该研究发现，白粉菌侵染大麦叶片后诱导包括MPK4在内的多个MPK基因表达，并导致磷酸化激活大麦MAPKs。对MPK4转基因过表达和基因沉默并结合功能分析发现，MPK4负调控大麦对白粉病的抗性。研究人员进一步研究鉴定到MPK4的上游激酶MKK1以及MAPK4的底物转录抑制因子WRKY1，且WRKY1负调控大麦对白粉病的抗性。MPK4 通过磷酸化WRKY1中三个主要氨基酸位点增强其DNA结合能力及转录抑制活性，从而抑制大麦对白粉菌的抗性。综上所述，该研究阐明了大麦中MKK1-MPK4-WRKY1模块调控白粉菌抗性的作用机制，为相关级联通路参与调控病原真菌抗性提供了新的证据。

大麦MKK1-MPK4-WRKY1模块负调控白粉病抗性模式图

中国科学院遗传与发育生物学研究所已毕业博士生薛朋娅和前博士后张玲为该论文共同第一作者，沈前华研究员为通讯作者。该工作得到国家重点研发计划、中国科学院及植物细胞和染色体工程国家重点实验室资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jgg.2023.05.005