New Phytologist | UP!UP!小麦白粉病抗性！中国农业大学胡兆荣研究团队揭示小麦白粉病抗性机制
2022/8/1 11:14:48 阅读：763 发布者：
小麦是世界上最重要的粮食作物之一，白粉病是由禾本科布氏白粉菌引起的真菌性病害。每年在世界范围内都会造成严重的产量损失，由于病原体的快速进化与分离，导致利用小种专化性抗性基因的小麦品种抗性不持久，因此，寻找广谱、持久的小麦抗白粉病基因迫在眉睫！
2022年7月13日，中国农业大学胡兆荣研究团队在New Phytologist在线发表了题为“Histone acetyltransferase TaHAG1 interacts with TaPLATZ5 to activate TaPAD4 expression and positively contribute to powdery mildew resistance in wheat ”的研究论文，研究发现组蛋白乙酰转移酶TaHAG1与锌结合蛋白TaPLATZ5相互作用，激活TaPAD4表达并提高小麦白粉病抗性。
作者为了研究组蛋白乙酰化是否与小麦白粉病抗性相关，对小麦乙酰转移酶HAT/HDAC家族进行了高通量的基因组编辑，得到了10个靶基因的敲除系，进行抗性鉴定发现TaHAG1对白粉病更易感，随后进行过表达与RNAi实验确定了TaHAG1确实参与调控小麦白粉病抗性（图1）。
为了研究TaHAG1如何调控小麦白粉病抗性中，作者对TaHAG1过表达株系进行RNA-seq发现，TaHAG1过表达激活了氧化还原反应，细胞质与几丁质分解代谢以及防御反应等基因表达，SA与ROS生物合成相关基因也显著富集，SA与ROS含量升高可能是抗性提升的原因之一（图2）。
为了验证以上猜想，作者检测了野生型与转基因株系接种前后的SA与ROS含量变化，发现TaHAG1确实可以通过提高SA与ROS的积累提高小麦白粉病抗性。考虑到拟南芥PAD4与EDS1也可以通过SA合成与ROS积累来提高基础抗性，且在TaHAG1过表达株系中，TaPAD4与TaEDS1均上调表达，敲除系则相反，那么TaHAG1与他们存在什么样联系呢？通过CHIP-qPCR等实验发现TaHAG1可能特异性结合TaPAD4的转录起始位点。进一步研究发现，TaHAG1可以直接结合在TaPAD4的启动子上，并触发表观遗传变化，在病菌入侵时促进其表达。
在验证了TaPAD4可以通过促进SA与ROS积累正调控小麦白粉病之后，作者通过酵母双杂、萤火素酶实验、PullDown和BiFC等实验，筛选并验证了TaHAG1与TaPLATZ5存在互作。随后发现TaPLATZ5的表达是受到病原菌侵染诱导的，且正调控小麦白粉病抗性。深入的研究发现，TaPLATZ5也可以结合在TaPAD4的启动子上，TaPLATZ5与TaHAG1以加性效应的方式激活TaPAD4的表达。
ACKNOWLEDGEMENTS
博士研究生宋娜，林靖辰为论文共同第一作者，感谢高玉娇和安可心博士的付出，本课题得到了国家自然科学基金(32072001,32171971)、国家自然科学基金重点项目(32130078)、分子设计育种前沿科学中心(2022TC145)和中国高校科学基金(2115中国农业大学人才培养计划)的资助。
文章链接：
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18372
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