近日，中國農(nóng)科院植保所/湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)合作在Plant Physiology在線發(fā)表了題為“Soybean ZINC FINGER PROTEIN03 targets two SUPEROXIDE DISMUTASE1s and confers resistance to Phytophthora sojae ”的研究論文。該研究克隆了一個大豆疫霉菌 ( Phytophthora sojae ) 抗性基因 RpsYD29 GmZFP03 ，該基因編碼一個鋅指蛋白類型的轉(zhuǎn)錄因子，通過靶標(biāo)兩個 SOD1 基因的啟動子并激活這兩個基因表達(dá)而表現(xiàn)大豆疫霉菌抗性。

  由大豆疫霉菌引起的大豆疫霉根腐病是大豆主要病害之一，嚴(yán)重制約大豆生產(chǎn)。克隆并利用大豆疫霉菌抗性基因(Rps)創(chuàng)制和栽培抗病品種是經(jīng)濟、有效防控該病害措施。然而，盡管已經(jīng)定位了40多個Rps位點，但少有Rps基因克隆的報道。在利用大豆抗病品種豫豆29 (Yudou 29)與感病品種吉科豆2 (Jikedou 2) 的雜交群體將Yudou 29主效Rps抗性位點RpsYD29定位到位于第3條染色體上長約204.8 kb的一段區(qū)間 (Zhang et al., Theoretical and Applied Genetics, 2013. 126: 1555-1561 ) 的基礎(chǔ)上，該研究設(shè)計和利用各類分子標(biāo)記構(gòu)建高密度遺傳圖譜、基因組學(xué)分析、基因等位性分析以及遺傳互補功能驗證，克隆出RpsYD29基因GmZFP03 (Glyma.03g033600)，該基因編碼一個C2H2型鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子。Yudou 29體內(nèi)的SOD酶活性比Jikedou 2要高，GmZFP03轉(zhuǎn)基因大豆植株體內(nèi)的SOD酶活性高于遺傳轉(zhuǎn)化背景品種Williams 82的酶活性。并且，外源施用SOD后，能顯著提高Jikedou 2和Williams 82的大豆疫霉菌抗性。通過篩選發(fā)現(xiàn)，SOD基因中的SOD1-3 (Glyma.03g242900)和SOD1-19 (Glyma.19g240400)兩個基因在抗性材料Yudou 29和GmZFP03轉(zhuǎn)基因植株中的表達(dá)水平均比對應(yīng)感病材料要高。進一步分析分析表明，GmZFP03可結(jié)合SOD1-3和SOD1-19啟動子上一個與抗病和脅迫反應(yīng)相關(guān)的基序，并激活這兩個基因的表達(dá)。由此，該研究成功克隆了鋅指蛋白轉(zhuǎn)錄因子基因GmZFP03這一新型大豆疫霉菌抗性基因，并開發(fā)出了相應(yīng)的特異性分子標(biāo)記，揭示了一種GmZFP03通過結(jié)合和激活SOD1基因啟動子表現(xiàn)其抗性功能的機制，為大豆疫霉菌抗性機理研究和抗病育種提供了重要參考和基因資源。

  中國農(nóng)科院植保所劉世名研究員及湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)戴良英教授和李魏教授為論文共同通訊作者。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)李魏教授為論文第一作者，中國農(nóng)科院植保所博士生趙潔、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生鄭向、成瑢和鐘嬋娟及易圖永教授、中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所朱振東研究員和未米生物科技徐潔婷博士對該研究作出了重要貢獻(xiàn);威斯康星大學(xué)麥迪遜分校和南伊利諾伊大學(xué)研究人員也參與了部分工作。該研究獲得了國家自然科學(xué)基金和中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程等項目的資助。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad083。

2023年2月17日

來源：中國農(nóng)科院植物保護研究所