甘蔗（Saccharum spp.）是世界上最重要糖料作物，但其生產(chǎn)飽受真菌病害威脅。植物如何精準(zhǔn)調(diào)控免疫反應(yīng)，維持“攻防平衡”，是一大科學(xué)難題。近日，熱帶作物生物育種全國重點實驗室/中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心闕友雄和吳期濱團隊聯(lián)合河南大學(xué)祝英方團隊在國際權(quán)威期刊

Plant Biotechnology Journal

ScWRKY6：被病害激活的“防御指揮官”

聯(lián)合團隊首先鑒定出ScWRKY6是一個可被黑穗、梢腐和褐條等多種真菌激活的轉(zhuǎn)錄因子。它定位于細胞核，并能促進活性氧（ROS）積累，扮演正向防御角色。為深入探究，研究人員在水稻中過表達ScWRKY6，接種稻瘟菌后，轉(zhuǎn)基因植株葉片的病斑更少、防御基因OsPR1表達更高，證明其在異源作物中仍能大幅提升抗病性。轉(zhuǎn)錄組分析揭示，ScWRKY6能有效激活植物免疫通路及抗病基因，重塑調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)筑起一道堅固的防御陣線。

精準(zhǔn)打擊：直控防御核心基因ScPR1

ScWRKY6如何精確調(diào)控免疫？研究人員將目光投向了甘蔗中與水稻關(guān)鍵防御基因OsPR1同源的ScPR1。為驗證ScPR1能否被ScWRKY6調(diào)控，還克隆了ScPR1的啟動子，發(fā)現(xiàn)其含有兩個典型的W-box元件。通過完善的證據(jù)鏈，明確ScWRKY6通過直接結(jié)合ScPR1啟動子的一個W-box元件，精準(zhǔn)啟動防御反應(yīng)。

ScSAG39：發(fā)現(xiàn)競爭性“剎車”蛋白

防御并非越強越好，平衡才是終極目標(biāo)。自此，ScWRKY6的互作蛋白，一個名為ScSAG39的半胱氨酸蛋白酶浮出水面。與ScWRKY6相反，ScSAG39在病菌侵染后表達下調(diào)；然而，ScSAG39的過表達會削弱植物的防御反應(yīng)，表明它是一個負調(diào)控因子。那么，正調(diào)控因子ScWRKY6和負調(diào)控因子ScSAG39如何相互作用？研究發(fā)現(xiàn)：

空間限制：ScSAG39通過互作，將ScWRKY6“扣押”在細胞質(zhì)，限制其進入細胞核工作。

位點競爭：ScSAG39與ScPR1的啟動子，“爭奪”ScWRKY6上的同一個結(jié)合位點，第310位賴氨酸，從而阻斷其轉(zhuǎn)錄激活功能。

綜上所述，研究證實了甘蔗ScWRKY6在增強真菌病害抗性方面的作用。ScWRKY6作為正調(diào)控因子，直接激活ScPR1表達，而ScSAG39作為“剎車”元件，通過調(diào)控ScWRKY6亞細胞定位及競爭其DNA結(jié)合位點，實現(xiàn)免疫響應(yīng)的動態(tài)平衡。該機制為理解植物免疫穩(wěn)態(tài)提供了新的視角，并為甘蔗抗病遺傳改良提供了潛在靶點。

圖1. ScWRKY6-ScSAG39-ScPR1模塊調(diào)控甘蔗免疫穩(wěn)態(tài)的分子機制

中國熱科院/福建農(nóng)大聯(lián)培博士研究生臧守建為論文第一作者。中國熱科院闕友雄研究員、吳期濱副研究員和河南大學(xué)祝英方教授為共同通訊作者。熱科院甘蔗中心王東姣、孫婷婷，以及福建農(nóng)大蘇亞春、惠乾龍、劉開勝、覃麗謙、吳故燃、崔世江和丁秋剛參與研究。研究得到崖州灣科技城菁英人才、國家熱科中心科技創(chuàng)新團隊、全國重點實驗室、國家基金和國家糖料體系等聯(lián)合資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1111/pbi.70444