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马先锋教授课题组揭示柑橘抗溃疡病新机制(组图)
本网讯(园艺学院曹运琳)近日,我校园艺学院国家柑橘改良中心长沙分中心马先锋教授课题组在国际植物学权威期刊The Plant Cell上发表题为Complex regulation of Citron OGD2-dependent resistance to citrus canker caused by Xanthomonas citri subsp. citri的研究论文,揭示了柑橘抗溃疡病的新机制,为柑橘抗病育种提供基因资源与理论依据。
柑橘溃疡病(Citrus Canker)是由黄单胞杆菌柑橘亚种(Xanthomonas citri subsp. citri, Xcc)引起的一种柑橘重要细菌病害,可侵染柑橘叶片、枝条和果实等,目前几乎所有柑橘属栽培品种均可感染Xcc,尤其是甜橙和杂柑品种(如沃柑等),这使得选育抗性品种极具挑战性。经过十多年的种质筛选和鉴定,湖南农业大学园艺学院国家柑橘改良中心长沙分中心邓子牛教授团队获得一份柑橘属独特的抗Xcc野生种质枸橼C-05(Citrus medica L.),然而,其潜在的抗性分子机制仍未明晰。
该研究鉴定到枸橼C-05中编码2-酮戊二酸依赖型双加氧酶的关键基因CmOGD2,其表达受Xcc显著诱导,且依赖于致病效应子pthAs。CmOGD2可催化香豆素类化合物scopoletin的合成,促进根部和叶片中Fe3+积累,进而引发活性氧爆发并激活铁死亡(ferroptosis)这一细胞死亡途径,从而赋予枸橼C-05对溃疡病的抗性。研究进一步揭示了OGD2依赖抗性的复杂调控机制,转录因子CmZAT10.1直接激活CmOGD2表达,而CmOGD2蛋白与烯醇酶CmENO2互作后促进CmZAT10.1蛋白降解形成负反馈调节;Xcc致病效应子pthA4可能通过诱饵机制干扰CmOGD2和CmENO2相互作用,导致CmZAT10.1蛋白积累,最终触发抗病反应。
图1 CmOGD2依赖性柑橘溃疡病抗性的复杂调控机制
湖南农业大学园艺学院马先锋教授、曹运琳教授和邓子牛教授为该论文的通讯作者;该论文第一作者郝晨星系湖南农业大学园艺学院2024届博士研究生,现为湖南大学生物学院博士后。美国马里兰大学肖顺元教授、中国科学院华南植物园刘勋成教授、岳麓山实验室熊兴耀教授等指导并参与了该研究,另有多位老师和研究生参与了该论文研究。本研究得到了国家自然科学基金、湖南省芙蓉计划创新领军人才项目和岳麓山实验室种业专项项目的资助。