本網(wǎng)訊 棗(Ziziphus jujuba Mill.)是起源于我國(guó)的特色經(jīng)濟(jì)果樹(shù)之一。植原體(Phytoplasma)侵染誘發(fā)的棗瘋?。↗ujube witches’ broom）病株呈現(xiàn)花器官退化、叢枝等癥狀，且發(fā)病2-3年內(nèi)病株絕產(chǎn)直至死亡。棗瘋病幾乎遍布全國(guó)所有棗產(chǎn)區(qū)，是棗產(chǎn)業(yè)上毀滅性病害，嚴(yán)重制約棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，解析植原體誘導(dǎo)棗花器官退化的機(jī)制，為生產(chǎn)上棗瘋病的綜合防控及棗瘋病抗病種質(zhì)的創(chuàng)制提供了理論基礎(chǔ)。
近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院孫俊課題組在國(guó)際植物學(xué)權(quán)威期刊Plant Physiology在線(xiàn)發(fā)表了題為“The effector SJP3 interferes with pistil development by sustaining SHORT VEGETATIVE PHASE 3 expression in jujube”的研究論文，系統(tǒng)闡明了棗植原體效應(yīng)因子SJP3靶向穩(wěn)定MADS-box轉(zhuǎn)錄因子ZjSVP3在病花持續(xù)表達(dá)，繼而誘導(dǎo)雌蕊退化的分子機(jī)制。
課題組前期從棗植原體基因中注釋43個(gè)效應(yīng)因子(secreted JWB proteins, SJPs)；通過(guò)遺傳轉(zhuǎn)化初步證明SJP3是誘導(dǎo)花器官退化的關(guān)鍵致病因子。在此基礎(chǔ)上，該研究通過(guò)酵母雙雜交文庫(kù)篩選到與SJP3互作的MADS-box轉(zhuǎn)錄因子ZjSVP3（圖1A-D）；效應(yīng)因子SJP3不影響ZjSVP3轉(zhuǎn)錄活性但抑制其經(jīng)26S蛋白酶體途徑降解（圖1F-I）；與SJP3介導(dǎo)的ZjSEP3降解相比，ZjSVP3的MI結(jié)構(gòu)域差異是SJP3促進(jìn)其蛋白穩(wěn)定的關(guān)鍵（圖1E，J和K）；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)ZjSVP3解除時(shí)空表達(dá)限制并持續(xù)在病花器官退化過(guò)程不斷積累，而異源過(guò)表達(dá)ZjSVP3株系呈現(xiàn)與SJP3-OE株系類(lèi)似的雌蕊變態(tài)發(fā)育癥狀（圖2），包括雌蕊基部伸長(zhǎng)呈莖狀結(jié)構(gòu)、表面毛狀體增多和子房葉化等；此外，ZjSVP3可直接靶向激活營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)特征基因ZjZFP8，同時(shí)抑制雌蕊發(fā)育特征基因ZjSHP1表達(dá)（圖3）。
圖1 效應(yīng)因子SJP3與MADS-box轉(zhuǎn)錄因子ZjSVP3互作且穩(wěn)定其蛋白表達(dá)
圖2 效應(yīng)因子SJP3與MADS-box轉(zhuǎn)錄因子ZjSVP3均引起雌蕊變態(tài)發(fā)育癥狀
綜上所述，該研究闡明了感染植原體的棗瘋病病株中，效應(yīng)因子SJP3與棗MADS-box蛋白ZjSVP3互作并抑制其經(jīng)蛋白酶體途徑降解，進(jìn)而解除其時(shí)空表達(dá)限制，繼而在病花中持續(xù)積累，導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)紊亂，致使雌蕊退化的分子機(jī)制，為人們認(rèn)識(shí)植原體誘導(dǎo)棗花器退化的致病機(jī)制提供了新思路。
圖3 效應(yīng)因子SJP3穩(wěn)定MADS-box轉(zhuǎn)錄因子ZjSVP3誘導(dǎo)棗雌蕊退化的模型
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為第一完成單位。園藝學(xué)院已畢業(yè)博士研究生鄧明晟和青年教師馬福利為該論文的共同第一作者，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院孫俊教授和安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所孫其寶研究員為該論文的共同通訊作者。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31971687和32002007）、安徽省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（202004a06020008）、安徽省自然科學(xué)基金（2008085QC127）等項(xiàng)目的資助。（圖文/馬福利 編輯/何仁婷 預(yù)審/朱曉彪 審核/夏曉昀）
原文鏈接：
https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiae447/7742407
