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【科研新进展】徐庭亮副教授/RcTIFY3对月季黑斑病的调控依赖于水杨酸的协同作用和茉莉酸的拮抗作用/Scientia Horticulturae

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青海大学特色园艺植物多元化应用与开发团队在《Scientia Horticulturae》杂志(IF 4.2,中科院2区)发表了题为“RcTIFY3 regulation of rose black spot disease relies on its synergistic interaction with salicylic acid to antagonize jasmonic acid”的研究论文 。第一作者为硕士研究生郑晓雯,通讯作者为徐庭亮副教授。本研究得到了青海省高原种质资源保护与创新重点实验室自主项目(2024-NNS-007)和青海省科技计划项目(2023-ZJ-983Q)项目的资助。

本研究首先基于月季感、抗株系响应蔷薇盘二孢(Marssonina rosae)侵染的转录组数据中鉴定到12个TIFY家族成员,并筛选出核心基因RcTIFY3。在黑斑病菌侵染感病株系R12-26过程中,RcTIFY3的表达呈现明显“双峰”模式:在侵染早期迅速上调,随后短暂下降,并在后期再次显著升高,暗示该基因参与了R12-26活体营养阶段和死体营养阶段的防御过程。此外,外源施加水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)均可诱导RcTIFY3表达,且SA的诱导时间更早、强度更高,暗示RcTIFY3的表达依赖于SA的协同作用。

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进一步通过病毒诱导的基因沉默(VIGS)和瞬时超表达技术,探究了RcTIFY3对月季黑斑病发病过程的影响。表型及显微观察结果表明,沉默RcTIFY3基因后,月季叶片病斑面积显著扩大,病情指数急剧上升,且病原菌孢子大量增殖,植物抗病性大幅降低。

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反之,瞬时过表达RcTIFY3可显著延缓黑斑病的发生,减小病斑面积,病原菌的致病性下降。这一结果证实了RcTIFY3在抵御黑斑病侵染中发挥着积极的防御作用。

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为进一步阐明RcTIFY3调控黑斑病抗性的分子机制,本文深入探究了其与SA和JA信号通路关键基因的互作关系。基因表达定量分析显示,沉默RcTIFY3后,JA合成途径(RcDAD1RcDGL1RcOPR3RcJAR1)及信号转导途径(RcCOI1RcMYC2)的关键基因表达显著上调,而SA合成(RcICS)及信号转导(RcNPR1RcWRKY70)相关基因的表达则显著下调。相反,过表达RcTIFY3则有效抑制了JA通路关键基因的激活,同时显著促进了SA通路相关防御基因的上调。

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综合上述分子与表型证据,研究团队提出了RcTIFY3调控月季黑斑病抗性的工作模型。研究揭示,RcTIFY3作为JA信号通路的负调控因子,通过抑制JA途径的过度激活,并与SA信号通路产生协同增强作用,进而强化了SA对JA信号的拮抗效应。这一发现不仅深化了SA/JA信号通路在植物响应兼性营养型病原菌过程的认知,也为月季黑斑病抗性育种和开发环境友好型病害防治技术的研发奠定理论基础。