食品贮藏与物流研究团队在WRKY转录因子调控柑橘果实抗病性机制的基础研究领域取得重要进展

我国柑橘果实的产量位居世界榜首，其中川渝地区也是我国柑橘的主要产区之一。在采后贮藏和流通各环节极易受到Penicillium digitatum为代表的病原菌侵染发生绿霉病等侵染性病害，严重地制约了柑橘产业的发展。外源激发子诱导果实抗病性作为一种绿色安全的防治方式，对于开发低化学残留保鲜方法具有重要意义，川渝共建特色食品重庆市重点实验室食品贮藏与物流研究团队曾凯芳教授等前期的研究结果表明，柑橘果实在受到病原菌P. digitatum、外源激素水杨酸（Salicylic acid，SA）等处理后，果实的抗病反应被激活，同时筛选了系列抗病相关WRKY转录因子的候选基因（Postharvest Biology and Technology, 2018, 146: 134-146.）。

图1 CsWRKY70特异性结合CsSAMT启动子并激活其表达

但目前柑橘果实诱导抗病性相关的分子水平上的机制研究工作较少，并且对于非模式作物柑橘果实中WRKY转录因子参与抗病反应的调控机制也有待研究。研究团队鉴定到了1个积极响应外源SA诱导的转录因子CsWRKY70，同时发现与水杨酸甲酯合成相关的CsSAMT基因也能积极响应SA诱导。进一步通过亚细胞定位、双荧光素酶报告基因实验、凝胶迁移阻滞等实验发现，转录激活因子CsWRKY70可以通过激活CsSAMT的表达诱导机体水杨酸甲酯的积累。同时，在柑橘果实中瞬时表达CsWRKY70可以显著诱导CsSAMT的上调表达，显著抑制了柑橘绿霉病的发生（图1）。

图2 柑橘果皮中瞬时过表达CsWRKY65增强对绿霉病的抗病性

另外也鉴定到两个受P. digitatum诱导的转录因子CsWRKY25和CsWRKY65。经研究证明了CsWRKY65特异性结合NADPH氧化酶基因CsRbohB、CsRbohD、钙依赖性蛋白激酶基因CsCDPK33和防御蛋白基因CsPR10的启动子W-box，并激活它们的转录表达。而CsWRKY25结合CsRbohB、CsRbohD和CsPR10的启动子W-box，并激活它们的转录表达。烟草叶片中分别瞬时过表达CsWRKY25和CsWRKY65诱导了活性氧（ROS）的积累，并增加了PR基因的表达。柑橘果皮中瞬时过表达CsWRKY25和CsWRKY65增加了果实对绿霉病的抗病性，同时，果实中活性氧清除酶系统及木质素合成过程被激活（图2）。CsWRKY25作为Group I的WRKY转录因子，柑橘果皮中瞬时过表达CsWRKY25导致MPK5和MPK6基因表达量增加也暗示着CsWRKY25参与的果实抗病反应可能与磷酸化过程相关（图3）。以上研究成果分别在国际期刊《Horticulture Research》、《Journal of Agricultural and Food Chemistry》

图3 柑橘果皮中瞬时过表达CsWRKY25导致CsPOD、CsCAT、CsCAD、CsPAL、CsMPK5和CsMPK6表达量增加

以上研究解析了非模式植物柑橘果实中WRKYs转录因子调控绿霉病抗病性的机制，是柑橘果实采后病害控制基础研究领域的重要成果，完善和丰富了柑橘果实诱导抗病性中的转录调控网络，为全面了解柑橘果实产生诱导抗病性的机理并试图从诱导抗病性角度解决柑橘采后病害问题奠定理论基础，以上工作得到国家自然科学基金（31772027和31972126）的资助。

相关论文清单：

[1] Deng Bing, Wang Weihao, Deng Lili, Yao Shixiang, Ming Jian, Zeng Kaifang*. Comparative RNA-seq analysis of citrus fruit in response to infection with three major postharvest fungi[J]. Postharvest Biology and Technology, 2018, 146, 134-146.

[2] Deng Bing, Wang Wenjun, Ruan Changqing, Deng Lili, Yao Shixiang, Zeng Kaifang^*. Involvement of CsWRKY70 in salicylic acid-induced citrus fruit resistance against Penicillium digitatum[J] Horticulture Research, 2020, 7(1):157.

[3] Wang Wenjun, Li Ting, Chen Qi, Deng Bing, Zeng Kaifang^*. Transcription Factor CsWRKY65 Participates in the Establishment of Disease Resistance of Citrus Fruits to Penicillium digitatum[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2021, 69(20), 5671-5682.

[4] Wang Wenjun, Li, Ting, Chen Qi, Yao Shixiang, Deng Lili, Zeng Kaifang^*. CsWRKY25 Improves Resistance of Citrus Fruit to Penicillium digitatum via Modulating Reactive Oxygen Species Production[J]. Frontiers in plant science, 2022, 12: 818198.

（曾凯芳 供稿；孙康 审稿；曾亮、吴俊平审稿）