王跃进教授团队科研取得新进展

近日，Plant Physiology在线发表了由我室王跃进教授课题组完成的“A MAPK4-GT3-NSTS6 module regulates powdery mildew resistance via stilbene biosynthesis in Chinese wild grapevine”论文。揭示了中国野生毛葡萄中VqMAPK4-VqGT3- VqNSTS6 级联途径动态调控芪类物质积累，进而增强植物对白粉病抗性的分子机制，为果树抗病育种提供了新的理论基础和应用前景。

葡萄白粉病自19世纪中期由北美传播到欧洲各国，并造成了严重的经济损失。至今，这种病害仍然是全球最具破坏性的葡萄病害之一。中国野生毛葡萄株系（ V. quinquangularis ）‘丹凤-2’对白粉病菌表现出较强的白粉病抗性，是培育葡萄抗病新品种的重要种质资源。芪类物质作为葡萄中的重要植保素，已被多项研究证实其积累有助于增强葡萄对白粉病的抗性。然而，过量的芪类物质积累会影响植物的正常生长，因此，植物体内的植物免疫与正常生长之间的平衡关系研究显得尤为重要。然而，在白粉病胁迫下，植物如何精确调控芪类植保素的积累以平衡免疫和生长之间的关系，其背后的分子机制仍不明确。

研究发现，过表达 VqNSTS6 能够增加芪类物质的积累，从而增强植物对白粉病的抗性；而干扰 VqNSTS6 的表达则会降低芪类物质的积累，并使植物对白粉病的易感性增加。进一步的研究表明，中国野生毛葡萄转录因子VqGT3通过与 VqNSTS6 启动子上的GT-box结合，促进芪类物质的积累；VqGT3的过表达能够增强芪类物质的积累，从而提高葡萄对白粉病的抗性。同时，VqGT3与VqMAPK4相互作用并受到其磷酸化调控。在感病后期，植株通过感知芪类物质的过量积累，向MAPK4通路释放磷酸化信号，导致下游VqGT3的降解与表达量降低，从而负向调控 VqNSTS6 的表达，减少过量芪类物质的积累以平衡免疫与植株的生长。此外，通过激光共聚焦显微镜观察，研究还发现VqNSTS6-GFP蛋白在白粉菌侵染后能被小型囊泡状结构包裹，并转运到病原菌孢子吸器的侵入点；随着孢子的萌发，VqNSTS6-GFP包裹病原菌吸器形成吸器鞘，阻止病原菌对寄主植物的入侵。进一步揭示了芪类物质合成的关键酶在葡萄抗白粉病中的重要作用。综上所述，该研究阐明了VqMAPK4-VqGT3-VqNSTS6级联途径在葡萄抗白粉病免疫中的关键作用，为葡萄抗病育种提供了重要的理论基础和实践策略。

VqMAPK4-VqGT3- VqNSTS6 级联途径在抗白粉病中的作用模型示意图

已毕业博士刘婉迪与闫朝辉为论文第一作者，王跃进教授和刘国甜副教授为论文通讯作者，已毕业博士生李志和李瑞民参与了该项研究工作。法国国家农业食品与环境研究院（INRAe）Serge Delrot教授对本研究提出了宝贵意见。园艺研究中心张静、袁阳阳和赵静老师给与了技术帮助。该研究得到了国家自然科学基金（No.32272667）的资助。