MPK4甲基化调控水杨酸信号介导的拟南芥对齐整小核菌菌株SC64的抗性机制

作者：史佳琪; 强胜; 张裕^*

来源：植物保护学报, 2023, 50(05): 1347-1357.

DOI：10.13802/j.cnki.zwbhxb.2023.2022067

• 齐整小核菌菌株SC64
• 木质素
• 水杨酸
• MPK4
• DNA甲基化

为提升齐整小核菌Sclerotium rolfsii菌株SC64作为生物除草剂的应用潜力，解析植物对其的防御机制，通过比较6种生态型拟南芥Arabidopsis thaliana(Col-0、Ms-0、Gr-1、Se-0、Tu-0和Wa-1)被菌株SC64侵染后病理特征、茎秆木质素水平以及抗病相关基因表达的差异，筛选出抗性最高和抗性最弱的典型生态型拟南芥，通过施加0.1 mmol/L外源水杨酸来验证其在拟南芥防御菌株SC64侵染过程中对木质素代谢及病理的调节作用，并比较分析6种生态型拟南芥水杨酸上游调控通路基因MPK4启动子区域的甲基化差异。结果显示，6种生态拟南芥中Col-0的木质素化程度最高，被菌株SC64侵染时木质素代谢通路基因CAD4和PAL3表达上调最显著，与其抗病能力最强相吻合，而Ms-0的病理表型和抗病能力最弱。外源水杨酸预处理使具典型抗性的生态型拟南芥Col-0受菌株SC64侵染后发病程度加重，木质素化程度减弱，同时木质素代谢通路基因MYB46、LAC17、PAL3和CAD4被菌株SC64侵染后的表达上调程度均显著减弱。另外，6种生态型拟南芥MPK4基因启动子区域CHH甲基化位点数与该基因相对表达量和茎秆木质素水平均呈极显著正相关，而与EDS1基因相对表达量和病斑面积均呈显著负相关。表明拟南芥通过MPK4基因启动子区域CHH甲基化位点数正调控MPK4基因的表达量，从而负调控水杨酸代谢，使得木质素代谢水平提高，最终增强植株对齐整小核菌菌株SC64的抗性。

• 单位
  南京农业大学