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鏈格孢菌是一種典型的腐生性病原真菌。其不同病理小種的感染，可以導致許多重要經濟和農作物嚴重的病害，其中包括煙草赤星病、馬鈴薯早疫病、棉花輪斑病等。目前，人們對植物抵御鏈格孢菌的抗病反應過程知之甚少。中國科學院昆明植物研究所研究團隊以漸狹葉煙草為模式，結合了轉錄組分析、基因沉默和基因編輯，以及植物病理學等研究手段，發現了一個植物在抵御鏈格孢菌的抗病過程中調控多重信號及抗病植保素Scopoletin的關鍵因子NaWRKY3。
前期實驗發現，植物感受到鏈格孢菌入侵后，會通過激素茉莉酸和乙烯信號來調控植保素Scopoletin的生物合成來抵御病原菌，同時還會激活重要植物激素ABA通過調控氣孔關閉來減少鏈格孢菌的侵入。有意思的是，植保素Scopoletin合成關鍵酶基因NaF6’H1的啟動子區有多個可能和WRKY類轉錄因子結合的W-box結構域。于是，研究人員通過病毒介導的方法篩選獲得了調控Scopoletin合成的重要因子NaWRKY3。
NaWRKY3沉默和突變（基因編輯）的植物對鏈格孢菌的抗病性顯著降低。結合轉錄組分析、基因沉默、蛋白和DNA的互作，以及啟動子激活實驗等方法，研究人員發現，NaWRKY3可以直接結合到一系列靶基因的啟動子區，通過轉錄激活的方法調控多個植物抗病信號及次生代謝物，包括植物激素茉莉酸和乙烯的合成，植保素Scopoletin的合成，NaBBL28和長鏈非編碼RNA L2的轉錄，以及RbohD介導的氣孔關閉等。
這是人們首次在煙草屬植物中發現一個可以調防御反應信號和抗病次生代謝物的關鍵調控因子。研究結果進一步拓寬和加深了研究人員對植物抵御腐生性病原真菌的認識，為下一步煙草赤星病的防治提供了育種的靶點。相關成果以NaWRKY3 is a master transcriptional regulator of the defense network against brown spot disease in wild tobacco為題在線發表于《實驗植物學雜志》（Journal of Experimental Botany）。研究工作得到國家自然科學基金和云南省海外高層次人才計劃等的資助。
論文鏈接
在漸狹葉煙草抵御鏈格孢菌的抗病過程中調控多重信號及抗病植保素Scopoletin的關鍵因子NaWRKY3的作用機制模型
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