蔬菜花卉研究所揭示CsMLO8/11调控黄瓜白粉病抗性新机制

      近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所葫芦科蔬菜遗传育种创新团队和蔬菜功能基因组创新团队合作在黄瓜白粉病抗性分子机制研究上取得重要进展。该研究通过基因编辑验证CsMLO8/11负调控黄瓜茎蔓白粉病抗性，鉴定到其互作蛋白CsCRK2 和 CsRbohD，发现CsMLO8/11竞争性抑制CsCRK2 与 CsRbohD的互作，通过影响ROS的产生来调控白粉病抗性。相关研究结果以 “CsMLO8/11 are required for full susceptibility of cucumber stem to powdery mildew and interact with CsCRK2 and CsRbohD”为题发表于《Horticulture Research》（IF=8.7）上。

      黄瓜是世界上重要的蔬菜作物，白粉病是威胁全球黄瓜生产的主要病害之一。研究黄瓜白粉病抗性的分子机制，选育抗白粉病的优异种质成为遗传育种亟待解决的问题。该研究对95份黄瓜核心种质进行茎蔓白粉病抗性评价，通过GWAS分析发现pm-s5.1位点CsMLO8编码区1449bp插入可显著增强茎蔓白粉抗性。CsMLO8和CsMLO11基因编辑突变体mlo8和mlo11在茎蔓、下胚轴和叶片中均表现出更强的白粉抗性，尤其在双突mlo8mlo11的茎蔓和下胚轴中更为显著。此外，与野生型相比，mlo8/11中积累更多ROS，且ROS信号通路中基因CsCRK2与CsRbohD的表达水平在接种后显著上调，进一步通过酵母双杂、BiFC和LCI等实验证明CsMLO8和CsMLO11可以分别与CsRbohD和CsCRK2相互作用，CsMLO8可以竞争性抑制CsCRK2与CsRbohD 的C末端互作，通过影响ROS迸发来调控白粉病抗性。该研究结果为阐明黄瓜白粉病抗性分子机制提供了重要理论依据，也可为抗白粉病品种培育提供基因资源。

图1. CsMLO8/11的功能验证

图2. mlo8介导的黄瓜白粉病抗性分子机制

      该研究以中国农业科学院蔬菜花卉研究所为第一和通讯作者单位。张圣平研究员、杨学勇研究员和作物科学研究所孙加强研究员为共同通讯作者。董邵云副研究员、刘欣博士、韩佳楠博士、苗晗副研究员为论文共同第一作者。该研究受到国家自然科学基金、北京市科技计划项目、现代农业产业技术体系、中国农业科学院创新工程等项目资助。

原文链接： https://doi.org/10.1093/hr/uhad295