The Crop Journal | 广州大学揭示大豆生物钟基因GmTOC1b调控SMV抗性的分子机制

以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部

大豆起源于中国，是中国乃至世界范围内重要的粮油饲兼用作物，也是人类植物蛋白的重要来源。大豆花叶病毒病（Soybean mosaic virus, SMV）作为危害大豆生产的主要病毒性病害之一，严重影响了大豆的产量和品质。减少种子携带病毒传播、喷洒化学药剂等措施均不能有效防治病毒的传播。目前，选育和种植抗病品种是控制SMV最经济、有效且对环境友好的防治方法。挖掘SMV抗性基因并探索其抗病机制将为抗病大豆品种的选育提供重要的理论依据与候选基因资源。生物钟与植物免疫之间存在密切的联系，在拟南芥中LUX突变后通过影响气孔开闭、SA与JA信号转导增强植物的抗病性。然而，在大豆中生物钟基因是否参与调控植物抗病性目前尚未被研究报道。

近日，广州大学刘宝辉/孔凡江团队在The Crop Journal在线发表了题为“GmTOC1b negatively regulates resistance to Soybean mosaic virus”的研究论文，作者以Williams 82背景下的Gmtoc1b突变体为研究材料，对其接种SMV后的表型进行鉴定，并对GmTOC1b调控大豆花叶病毒抗性的分子机制进行研究。

研究者发现，与野生型植株相比，两种编辑类型的Gmtoc1b突变体均增强了对SMV株系SC3的抗性（图1）。为了研究其分子机制，利用RNA-seq和RT-qPCR对其调控的下游基因进行挖掘及初步验证，发现GmTOC1b能够抑制水杨酸信号通路相关基因的表达与水杨酸的积累（图2）。进一步研究表明，GmTOC1b能够结合到GmWRKY40基因的启动子上抑制其转录活性，从而影响GmWRKY40所激活的下游PR基因的表达（图3）。此外，研究人员还发现，GmTOC1bH1单倍型对GmWRKY40基因的抑制作用减弱，增强了对SMV的抗性，并在中国北方与黄淮海地区的栽培品种中受到选择（图4）。

图1 Gmtoc1b突变体SMV表型鉴定

图2 利用RNA-seq分析筛选下游调控基因及RT-qPCR验证

图3 GmTOC1b结合到GmWRKY40的启动子上间接抑制PR基因表达

图4 GmTOC1b单倍型功能分析与分布规律

作者和基金项目

广州大学博士后张宇航、广州大学博士后杜海平和河北省农林科学院粮油作物研究所赵田湉为该文共同第一作者，广州大学陈丽玉副教授和宁夏大学车志军副教授为共同通信作者，河北省农林科学院粮油作物研究所秦君研究员也参与了相关工作。该研究得到国家自然科学基金项目（32001502和32001507）和河北省大豆现代种业科技创新团队项目（21326313D）的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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