组织特异性表达GhnsLTPs介导苯丙烷代谢流重定向协调了棉花抗病虫性

【作者】 陈斌； 张艳； 孙正文； 柯会锋； 王国宁； 吴立强； 张桂寅； 杨君； 李志坤； 崔彦茹； 吴金华； 阎媛媛； 王星懿； 王省芬； 马峙英；

【机构】 华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省作物种质资源重点实验室/河北农业大学；

【摘要】 生产上棉花经常遭受病虫害侵袭,利用遗传抗性是最经济有效的防治策略。目前作物上鉴定的具有一因多效的基因或位点鲜有报道。本研究基于陆地棉核心种质全基因组关联分析鉴定到At10染色体上存在的1个显著关联的抗病位点,结合转录组数据进一步分析发现2个串联的非特异性脂转运蛋白基因GhnsLTPs(GhnsLTPsA 10)为该关联信号的候选基因。大丽轮枝菌侵染下,GhnsLTPsA10的表达量仅在根中急剧增加;虫害胁迫下,GhnsLTPsA 10在叶片中的表达受抑制。利用基因沉默和异源超表达试验证明GhnsLTPsA10可正向调控植株枯萎病、黄萎病抗性,负向调节对棉蚜和棉铃虫的抗性。综合转录组、组织结构和生理生化分析,发现GhnsL TPsA 10介导了苯丙烷代谢流的重定向,进而影响下游类黄酮和木质素生物合成的代谢流分支平衡。病虫危害侵袭时,GhnsL TPsA 10在根和叶中的特异性表达巧妙地协调了植株苯丙烷代谢流重定向,导致植株在根中积累了更多的防御诱导的木质素,在叶中积累了较高水平的类黄酮,从而达到同时抵御病原菌和虫害的作用。此外,病虫胁迫下,叶片中降低的GhnsLTPsA10表达改变了植株细胞壁的组成,进而诱导了茉莉酸(JA)介导的抗虫信号通路,进一步增强了植株的抗虫性。综上,本研究首次揭示了GhnsL TPsA 10的抗病虫新功能及其组织表达特性在协调抗病虫中的重要调节作用,深化了对GhnsLTPsA 10生物学功能的认识,为棉花遗传改良提供了1个有价值的新位点。更多还原