Plant Communications | 扬州大学首次鉴定了一个调控黄瓜白粉病抗性的新基因并解析其调控机制

2023年11月29日，Plant Communications 在线发表了扬州大学园艺园林学院黄瓜遗传育种与分子生物学创新团队联合美国宾夕法尼亚州立大学Sally A. Mackenzie教授、天津市农业科学院杜胜利研究员、南京农业大学园艺学院王瑜晖副教授的题为“A single-nucleotide substitution in the Leucine-Rich-Repeat-only gene CsLRR1 confers powdery mildew resistance in cucumber”的研究成果。该研究首次鉴定并报道了一个调控黄瓜白粉病抗性的新基因并对其功能及调控机制进行了研究，为今后黄瓜抗白粉病分子遗传改良及新品种选育提供了优异基因资源。

https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100774

黄瓜（Cucumis sativus L.）是我国广为栽培的主要蔬菜作物。白粉病是危害其生长发育的主要病害之一，具有发病迅速、其潜伏期短、可多次侵染等特点，严重影响黄瓜产量和品质。白粉病抗性品种的培育和应用是防控黄瓜白粉病危害的根本途径，黄瓜抗白粉病基因的发掘是抗性种质创制及新品种选育的基础。

该研究前期利用黄瓜高抗白粉病亲本JIN5-508与高感白粉病亲本D8杂交、连续12代回交并自交及分子标记辅助选择，获得了一个遗传背景与感病亲本D8高度相似但高抗白粉病的染色体片段代换系SSSL508-28。通过重测序及比对发现，SSSL508-28在Chr5上带有一个~6.7Mb的供体片段。通过构建次级F2群体及精细定位，将该主效QTLPm5.2缩短至 56.9-kb区间内（图1）。结合序列比对及基因表达分析，明确编码仅含有富亮氨酸重复（LRR）结构域的CsLRR1为关键候选基因。

图1 Map-based cloning of the QTL Pm5.2 and

 functional studies of CsLRR1

SSSL508-28与D8间CsLRR1的编码区存在一个苏氨酸（Thr171，ACT，SSSL508-28）-天冬酰胺（Asp171, AAT，D8）的非同义突变，位于编码蛋白N端第3个LRR结构域上。蛋白三维结构模拟分析发现，该非同义突变导致CsLRR1蛋白的空间结构发生变化。过表达CsLRR1增强了黄瓜对白粉病的抗性，而敲除该基因则导致抗性下降（图1）。通过酵母单杂、EMSA、双荧光素酶实验明确了水杨酸信号通路关键转录因子CsbZIP63与CsLRR1启动子区域的TCA-element元件结合并激活其表达（图1）。外源水杨酸处理促进了CsbZIP63与CsLRR1的表达（图1）。沉默CsbZIP63导致黄瓜白粉病抗性下降。

扬州大学许学文副教授和已毕业硕士研究生王维为本文第一作者，杨晓东教授、陈学好教授、王瑜晖副教授为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金（32030093、31672176）、国家重点研发计划（2016YFD0101900）、江苏省农业重大新品种创制项目(PZCZ201720)、江苏省种业振兴揭榜挂帅项目（JBGS(2021)018）的共同资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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