科技日报记者 王祝华 通讯员 孟庆存 吴佳睿
记者5月26日从海南大学获悉，该校南繁学院王守创教授团队在植物抗病领域取得新进展，首次揭示了番茄双功能基因簇BGC2通过协同合成抗菌物质酚胺与免疫激素水杨酸抵御病原入侵的分子机制，为植物代谢调控与抗病育种研究提供了新路径。相关成果发表在国际学术期刊《植物学报》。
基因簇是植物基因组中一类特殊的功能单元，由编码同一代谢途径中不同功能合成酶的基因紧密簇集而成，且倾向于协同表达以实现特定代谢产物的高效合成。在本次研究中，团队聚焦于番茄2号染色体上的BGC2基因簇，发现其核心组分SlEPS1基因兼具合成酚胺（抗菌小分子）与水杨酸（植物免疫激素）的双重酶活性。实验表明，SlEPS1蛋白第169位组氨酸（His169）是催化酚胺合成的关键位点：过表达该基因的番茄植株对致病菌Pst DC3000的抗性显著增强，而突变该位点的植株则表现出高度感病性，证实了SlEPS1在抗病通路中的核心作用。
通过分析不同番茄亚群中SlEPS1基因的核苷酸多样性，研究团队发现该基因存在两种关键单倍型：SlEPS1HapA和SlEPS1HapB。其中，SlEPS1HapB单倍型对细菌的抗性显著优于前者。进一步研究发现，在番茄驯化过程中，抗病单倍型SlEPS1HapB的频率显著降低，导致现代栽培品种中酚胺和水杨酸含量下降，抗病能力随之衰退。通过瞬时转化与稳定遗传转化技术验证表明，过表达SlEPS1HapB单倍型的植株可显著抑制病原菌生长。这一结果揭示了人工选择可能导致番茄抗病基因资源流失的科学现象，为作物野生资源利用提供了理论依据。
团队还发现，转录因子SlMYB78通过直接结合BGC2基因簇启动子区的MYB元件，激活基因簇的表达。功能验证显示，沉默SlMYB78基因会导致酚胺和水杨酸含量显著降低，植株抗病能力随之减弱。这一发现阐明了转录因子与基因簇之间的协同调控网络，为通过基因编辑技术定向改良作物抗病性提供了新靶点。
该研究首次在番茄中发现兼具双重代谢功能的基因簇，揭示了植物通过“代谢——免疫”协同网络抵御病原的新机制，不仅丰富了植物抗病理论，也为作物抗病育种提供了多重策略。
