近日，中國農(nóng)科院（深圳）農(nóng)業(yè)基因組研究所研究員錢萬強團隊在《植物生理學》（ Plant Physiology ）雜志在線發(fā)表了研究論文，深入揭示了專一性病原菌——柄銹菌通過控制薇甘菊體內(nèi)茉莉酸水平來抑制其生長的分子機制，相關(guān)成果可為開發(fā)薇甘菊靶向性防控技術(shù)提供新的思路。
薇甘菊是一種入侵雜草，原產(chǎn)于熱帶美洲，后入侵到亞洲以及南太平洋等70多個國家和地區(qū)，已成為當今世界熱帶、亞熱帶地區(qū)危害最嚴重的雜草之一，被國際自然保護聯(lián)盟列為100種最嚴重入侵物種之一。然而，薇甘菊分布環(huán)境復雜，可在森林、廢棄地、水源地帶及交通沿線生存，難以施用人工或者化學防治技術(shù)。因此如何利用薇甘菊天敵構(gòu)建可持續(xù)的生物防治技術(shù)已成為一項重大需求。
薇甘菊的快速蔓延，主要在于其快速生長的生物學特性。薇甘菊柄銹菌是一種短生活周期的單主寄生銹菌，已經(jīng)在5個國家和地區(qū)的100多個釋放點進行了野外釋放，顯著的抑制了薇甘菊的快速蔓延，然而，其抑制薇甘菊快速生長的作用機制尚不清楚。
該研究從兩個方面解釋了特異性柄銹菌抑制薇甘菊生長的機制。一方面侵染可降低生長激素水平：被柄銹菌侵染后，薇甘菊葉片中茉莉酸和茉莉酸異亮氨酸水平顯著提升，進而減少了防御激素水楊酸的積累，為銹菌的發(fā)育創(chuàng)造了環(huán)境。
銹菌的發(fā)育進一步誘導了薇甘菊葉片中茉莉酸的不斷積累，抑制了薇甘菊生長素和細胞分裂素等生物合成關(guān)鍵基因的表達，最終導致促生長激素含量的顯著降低，薇甘菊的快速生長受到抑制。
另一方面，侵染可減弱光合作用能力：銹菌侵染和茉莉酸的持續(xù)積累，促使葉綠體中活性氧的迸發(fā)，破壞了植株中未侵染區(qū)域的葉綠素結(jié)構(gòu)，抑制了光反應、暗反應基因的表達，并降低Rubisco酶活性，降低了葉片氮的運輸與同化作用，導致葉片光合能力的減弱。
該研究成果不僅闡明柄銹菌侵染薇甘菊的治病過程，解析薇甘菊對柄銹菌侵染的響應機制，還為推動入侵薇甘菊的靶向防控技術(shù)的研發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。
基因組所碩士張廣忠、博士后王陳驕子為該論文的第一作者，錢萬強和副研究員劉博為該論文的通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad186
