科技日报记者 马爱平 通讯员 宋平
枯萎病是植物十大真菌病害之一。已有100余种植物栽培种相继被报道发生了枯萎病。油桐是原产我国的油料树种和战略资源，其生产的桐油是最好的植物干性油之一。但油桐主栽品种三年桐规模化种植面临枯萎病（俗称桐瘟）的危害，严重制约了油桐产业的发展，已在全国南方8个省份90多个县市发生蔓延，全国60%以上的油桐林不同程度地爆发了枯萎病。而同属的千年桐发病率极低，但其生长结实慢、桐油品质次。以千年桐为砧木、三年桐为接穗进行嫁接是目前有效的防治办法。植物抗枯萎病材料的缺乏，在一定程度上制约了抗枯萎病机制的研究。
近日，Horticulture Research在线发表了中国林业科学研究院亚热带林业研究所特色林木资源育种与培育创新团队的题为《D6 protein kinase in root xylem benefiting resistance to Fusarium reveals infection and defense mechanisms in tung trees》的研究论文。该研究以抗枯萎病的千年桐为材料，挖掘鉴定抗枯萎病新基因及其机制，为油桐和其他植物的抗枯萎病机制和抗性育种提供了思路。
该研究通过电镜观察发现，油桐枯萎病病原菌Fof-1能够穿透三年桐侧根的皮层横向侵染韧皮部和木质部，并通过侧根木质部纵向扩展到主根和茎的木质部。
但是在千年桐中，Fof-1只能传播到侧根的韧皮部，不能侵染到侧根木质部，从而阻断了向地上部分的传播。比较转录组分析发现VmD6PKL2是关键的抗病中心基因。千年桐VmD6PKL2特异性地在维管组织的木质部中高表达，而三年桐VfD6PKL2在韧皮部的表达量较高。
研究通过制备特异高效的VmD6PKL2抗体，进行免疫组化分析也显示VmD6PKL2蛋白在千年桐木质部中高表达。Fof-1侵染后，三年桐VfD6PKL2的表达量一直维持在较低水平，而千年桐VmD6PKL2呈现先升高后下降的趋势，表明千年桐VmD6PKL2可以响应枯萎病菌Fof-1的侵染。与野生型拟南芥相比，纯合突变体对枯萎病菌的侵染更敏感，而过表达VmD6PKL2拟南芥的抗枯萎病能力提高。与野生型番茄相比，过表达VmD6PKL2番茄的抗枯萎病能力提高。酵母双杂和GST pull-down试验发现千年桐VmD6PKL2可以与枯萎病菌的负调控因子突触结合蛋白VmSYT3(SYNAPTOTAGMIN 3)互作，过表达VmD6PKL2显著下调了VmSYT3的表达量。
研究结果表明，在千年桐根的木质部VmD6PKL2通过抑制负调控因子VmSYT3的表达而发挥抗枯萎病作用。
中国林业科学研究院亚热带林业研究所已毕业博士研究生张启燕（现北京大学博士后）为第一作者。通讯作者为中国林业科学研究院亚热带林业研究所陈益存研究员和汪阳东研究员。该研究得到国家自然科学基金和浙江省育种重大专项的资助。
（中国林业科学研究院亚热带林业研究所供图）
