王跃进教授研究团队揭示VqERF1B-VqERF062-VqNSTS2转录级联模块增强芪类物质合成与抗葡萄白粉病的分子机制

近日，Plant Biotechnology Journal在线发表了由我室王跃进教授研究团队完成的“VqERF1B-VqERF062-VqNSTS2 transcriptional cascade enhances stilbene biosynthesis and resistance to powdery mildew in grape”论文。揭示了中国野生毛葡萄‘丹凤-2’中VqERF1B-VqERF062-VqNSTS2转录级联模块增强葡萄对白粉病的抗病特性，为葡萄抗病分子育种提供了新视角和新思路。已毕业博士研究生闫朝辉和刘婉迪博士为论文共同第一作者，王跃进教授和刘国甜副教授为论文通讯作者。

葡萄是跨越全球南北的重要经济果树，生产上葡萄白粉病是严重危害葡萄生长发育的重要真菌病害。该病是由葡萄钩丝壳菌（Erysiphe necator）引起，对葡萄生产造成了严重的产量与经济损失，生产上多用化学药剂喷施防治该病，一是增加生产成本和果实污染加重，二是污染土壤与地下水的环节污染，三是长期使用化学农药，导致病菌产生新的生理小种，造成病害循环往复的侵染与喷药。实践证明，抗病育种是解决葡萄抗白粉病的有效途径。我国是世界葡萄种质资源的三个重要起源中心之一，蕴藏着丰富的抗病种质资源。中国野生毛葡萄‘丹凤-2’（Vitis quinquangularis accession ‘Danfeng-2’）是抗白粉病的葡萄野生种质资源且芪类物质含量高（Shi al. 2014）。前人研究证明，葡萄中的芪类物质不仅具有植保素的抗病作用，而且对人体健康有益（Janget al. 1997）。因此，关于芪类物质合成的关键酶-芪合成酶（stilbene synthase；STS）及其调控机理研究，是葡萄抗病育种的重要内容。因此，利用抗病基因进行抗病育种对解决葡萄易感白粉病的问题至关重要。

中国野生毛葡萄‘丹凤-2’是抗白粉病的葡萄野生种质资源且芪类物质含量高。课题组前期在中国野生毛葡萄‘丹凤-2’中通过转录组数据分析发现的一个新的基因VqNSTS2。通过在拟南芥和葡萄中稳定转化VqNSTS2，证实了VqNSTS2在白粉菌入侵时通过聚集到真菌孢子的吸器处，阻止孢子进一步入侵从而增强植物对白粉菌的抗性。进一步研究发现，当中国野生毛葡萄丹凤-2遭受白粉菌入侵时，基因VqNSTS2的表达激发相关抗病基因表达及其免疫反应，还有大量积累的胼胝质、H2O2和芪类物质，同时还会出现过敏性细胞坏死等现象。尤其是通过多种体内/外互作方法研究，揭示了VqERF062除了与自身形成同源二聚体外，还可以与VqERF1B形成异源二聚体协同促进对VqNSTS2的转录调控，进一步增强对白粉病的抗性。

这项研究揭示了VqERF1B-VqERF062-VqNSTS2级联模块促进芪类物质的积累和增强对白粉菌的抗性，阐明了植物体内抗病调控的复杂分子机制，研究结果为葡萄抗病育种提供了重要的基因资源和理论基础，对加快葡萄抗病育种具有重要的科学意义与现实意义。

编辑：侯国超

终审：彭科峰