我校设施园艺科研团队揭示茉莉素调控番茄抗根结线虫的机制

近日，生物学1区TOP期刊New Phytologist在线发表了题为“Tomato defence againstMeloidogyne incognitaby jasmonic acid-mediated fine-tuning of kaempferol homeostasis”的研究论文，阐明了JA通过调控黄酮醇合成抑制子MYB57和激活子MYB108/112精细地控制着番茄地下部山柰酚的含量，以权衡侧根的发育和抗性的提升。该研究由我校设施园艺科研团队主导完成，王绍辉教授和赵文超副教授为该论文的通讯作者，我校硕士毕业生梁晶晶（现中国农业大学在读博士），赵文超副教授、黄煌副教授为该论文共同第一作者。我校研究生杨进山、冯加平、赵孟佳，孙路路副教授，高级实验师杨瑞、王建立，也参与了部分研究工作。本研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金项目的资助。

本研究首先证明JA合成基因LoxD过表达显著提高了番茄对线虫的抗性。通过趋避试验，证明LoxD基因过表达株系的线虫入侵率显著低于野生型。对LoxD过表达和野生型番茄的根系分泌物进行了代谢组分析，过表达株系根系分泌物中的黄酮类物质显著增加。一对一地进行线虫趋避及运动抑制实验，证实黄酮类物质（山奈酚）抑制了线虫的运动能力，且影响了线虫的入侵率。同时，发现LoxD过表达促进了山奈酚合成通路的FLS、F3H和CHI基因表达的显著上调，且FLS过表达株系显著提高了对根结线虫的抗性。利用转录组挖掘并证明番茄根系中调控山萘酚合成的MYB转录因子MYB57、MYB108和MYB112全部受到外施JA和根结线虫的诱导。体内和体外试验证明MYB57与茉莉酸信号通路多个JAZ蛋白存在互作。反向遗传学试验证明，MYB57负调控山萘酚的合成和根结线虫抗性，而正调控根系的生长；MYB108和112却恰好相反。这说明山萘酚作为植物体内重要的次级代谢物和信号物质，受到严格调控。茉莉酸信号在多个层面同时调节山萘酚的水平，以维持体内的抗逆和生长发育平衡。

茉莉素调控番茄抗根结线虫的工作模型

在，此项研究中作者还讨论了JA在植物与根结线虫互作过程中存在着两面性。低浓度JA可被根结线虫利用，促进取食位点的形成，有利于根结线虫的寄生。高浓度JA则阻止根结线虫的入侵，抑制根结的形成和线虫的寄生。