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武漢植物園番茄果實抗病研究新進展：SlERF.F4可增強抗灰霉病能力同時保障果實成熟品質
番茄灰霉病是由致病真菌Botrytis cinerea引發(fā)的嚴重采后病害，每年在全球范圍內(nèi)造成高達100至1000億美元的巨額經(jīng)濟損失。鑒于現(xiàn)有防治方法在有效性、安全性及可持續(xù)性方面存在普遍局限，深入探究番茄果實抵抗灰霉病的分子機制，對于開發(fā)高效新型防控技術、降低采后損耗并提升果實保鮮品質，具有重要的科學和應用價值。
在番茄果實成熟過程中，其對B. cinerea的易感性會逐漸增強。作為影響番茄生產(chǎn)的主要真菌病原菌，B.cinerea誘導的病害響應受到乙烯響應因子(ERFs)的精細調控。研究發(fā)現(xiàn)，SlERF.F4基因在番茄果實綠熟期表達水平較高，并且其表達受B.cinerea感染的強烈誘導。本研究通過比較發(fā)現(xiàn)，與野生型(WT)果實相比，SlERF.F4敲除(F4-KO)或敲低(F4-RI)的果實對B. cinerea的敏感性顯著增強，而SlERF.F4過表達(F4-OE)的果實抗性則略有提升。結果表明，SlERF.F4負向調控番茄果實對灰霉病的敏感性。
進一步研究揭示，SlERF.F4通過協(xié)調PR基因表達和酶促抗氧化活性，在番茄果實的免疫防御與抗氧化防御之間建立了重要的橋梁(圖1)。具體而言，經(jīng)MYC2激活的SlERF.F4能夠誘導PR2a、CHI1和PR-STH2等基因的表達，從而直接抵御病原菌。同時，它還通過調控PR-9(POD)和SOD等酶活性，維持活性氧(ROS)穩(wěn)態(tài)，進而抑制氧化損傷。值得強調的是，SlERF.F4在增強番茄對灰霉病抗性的同時，對果實的成熟進程及采后品質均無不利影響，這一特性使其成為培育抗病番茄新品種的理想靶標基因。
圖 1 番茄SlERF.F4介導果實抵御灰霉病作用模式圖
相關研究結果以“SlERF.F4 negatively regulates tomato fruit susceptibility toBotrytis cinereaindependently of ripening traits”為題發(fā)表在Postharvest Biology and Technology期刊。中國科學院武漢植物園趙宇為該論文第一作者。中國科學院武漢植物園高磊研究員和李珊博士為論文共同通訊作者。英國諾丁漢大學Donald Grierson教授、中國科學院武漢植物園吳攀博士、於曉芬博士、郭素敏博士及研究生黃鈺琳參與了本研究。該研究得到了國家自然科學基金、湖北省青年人才項目、武漢市人才項目和湖北省創(chuàng)新群體項目的資助。
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