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Hortic Res | 南京农业大学陈发棣团队揭示菊花响应黑斑病菌侵染的时序免疫反应

花匠小妙招
2024-11-07 00:31

菊花黑斑病是菊花生产上的重要病害，由真菌链格孢属链格孢菌（Alternaria alternata）侵染引起。发病初期，菊花叶片上零星地分散着很多较小的、褐色的坏死斑点；随后病斑逐渐扩大，形成圆形、椭圆形和不规则形的黑色病斑。在高温高湿的环境下，危害尤为严重，除了侵害叶片，还会降低花朵的产量和品质，甚至导致整株枯萎、死亡，严重影响菊花的观赏与商业价值，造成巨大的经济损失（图 1）。从分子生物学角度展开菊花响应链格孢菌侵染的研究，明确菊花抗黑斑病的分子机理是制定抗病育种策略的重要依据。

图 1 菊花‘神马’和‘早意红’黑斑病抗性评价

2020年3月，Horticulture Research在线发表了南京农业大学菊花遗传育种与分子生物学实验室陈发棣教授团队题为A temporal gene expression map of Chrysanthemum leaves infected with Alternaria alternata reveals different stages of defense mechanisms的研究论文。本研究以抗病和感病的菊花品种为研究对象，在病菌侵染早期（未形成病斑阶段），侵染中期（病斑形成阶段）和侵染后期（病斑扩展蔓延阶段），对菊花叶片取样，通过高通量测序鉴定了一系列菊花响应黑斑病菌侵染的差异表达基因。

图 2 菊花响应黑斑病菌侵染不同时期差异表达基因

在高通量测序分析的基础上，结合权重基因共表达网络分析、荧光定量PCR和菊花遗传转化实验，绘制了菊花响应黑斑病菌侵染的免疫时序图（图 3）。研究发现，在病菌侵染早期，钙信号、EDS1介导的免疫反应被激活；随着病斑的形成，更多的植物免疫反应发挥作用，尤其是乙烯信号介导的免疫反应；在侵染后期，我们鉴定了一系列菊花免疫反应的核心基因，包括多药抗性蛋白，丰富了菊花抗病分子机理。另外，通过比较抗病和感病菊花品种响应黑斑病菌侵染的差异，鉴定了一系列在抗病品种中高表达的基因，为进一步了解菊花的抗性机理，科学防治菊花黑斑病提供了理论指导。