Plant Cell | 中国农业大学李天忠教授团队揭示苹果斑点落叶病抗病分子机制

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苹果斑点落叶病（Apple Alternaria Blotch）是一种危害广泛的真菌病害，在我国各苹果产区均有发生，以渤海湾和黄河故道地区最为严重。苹果斑点落叶病由链格孢苹果专化型（Alternaria alternaria f.sp mali）侵染，主要危害苹果叶片，新稍和果实，影响树势，降低果实品质和产量。 通过多年的调查研究，发现不同苹果资源对苹果斑点落叶病的抗性存在差异，但相关报道较少，其分子机制尚不明确。

苹果斑点落叶病（image.baidu.com/）

近日，中国农业大学园艺学院李天忠教授领衔的研究团队在国际顶级植物期刊 The Plant Cell 在线发表了题为“A single nucleotide polymorphism in the promoter of a hairpin RNA contributes to Alternaria leaf spot resistance in apple (Malus × domestica Borkh.)” 的研究论文。该研究解析了苹果斑点落叶病抗病分子机制，并发现一个与苹果抗病性紧密相关的SNP位点可作为一个分子标记，为苹果抗病育种提供了方向。

在这项最新的研究中，李天忠教授团队通过small RNA测序获得一个hairpin RNA (hpRNA), MdhpRNA277。在感病品种中接种苹果斑点落叶病 (ALT1) 诱导其富集small RNA，mdm-siR277-1和 mdm-siR277-2，并共同靶向5个CCR-NB-LRR抗病基因(MdRNL1/2/3/4/5)。在感病品种接种ALT1后发现，MdhpRNA277与small RNAs显著上调，MdRNL1/2/3/4/5表达较低；沉默mdm-siR277-1和 mdm-siR277-2或过表达MdRNL1/2/3/4/5可提高其抗病性。相反，在抗病品种接种ALT1后，MdhpRNA277与small RNAs表达水平较低，MdRNL1/2/3/4/5则显著上调；过表达mdm-siR277-1和 mdm-siR277-2或沉默MdRNL1/2/3/4/5可降低其抗病性。

为研究抗感病苹果品种中small RNAs表达差异的原因，研究人员克隆并比较了抗病和感病品种MdhpRNA277的启动子，发现一个SNP差异位点，-1186bp的motif b (G-T)，当突变感病品种的motif b时，MdhpRNA277启动子活性丧失，在3个苹果杂交群体中验证motif b (G-T) 的保守性，发现这一位点与苹果抗性紧密相关。进一步结合EMSA及LC-MS等方法发现，苹果斑点落叶病抗病品种是由于MdWHy转录因子不能与MdhpRNA277启动子motif b处结合导致MdhpRNA277不能正常转录，mdm-siR277-1和 mdm-siR277-2不被诱导，MdRNL1/2/3/4/5表达量高，表现为抗苹果斑点落叶病。同时在转基因苹果过表达pMdhpRNA277-GD: MdhpRNA277株系中，接种ALT1后mdm-siR277-1和 mdm-siR277-2富集，降低其抗病性。

Model for the role of SNPs in pMdhpRNA277 in regulating Alternaria leaf spot resistance in apple.

总的来说，该研究是一项十分具有创新性的研究，解析了苹果抗病机制，并发现一个与苹果抗病性紧密相关的SNP位点可作为一个分子标记，为苹果抗病育种提供了方向。

中国农业大学园艺学院张秋雷博士为论文第一作者，李天忠教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金资助。

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李天忠教授简介

李天忠，博士，中国农业大学园艺学院教授，博士生导师。 2002年于日本岩手大学获得生物资源科学博士学位，同年9月回中国农业大学工作至今。兼任国家现代农业产业技术体系岗位科学家等。主要从事果树栽培生理与遗传育种等方面的教学与科研工作。主持国家自然科学基金重点、面上项目及国家、省部级其它科研项目多项。主参编著作、教材5部，在Plant Cell、Plant Physiology、Molecular Plant、New Phytologist、The Plant Journal等国内外杂志上发表学术论文110余篇。获中国园艺学会华耐科技奖特等奖1项。