上海交通大學農業與生物學院的研究人員發表了題為“Cellulase from Trichoderma harzianuminteracts with roots and triggers induced systemic resistance to foliar disease in maize”的文章，通過定量蛋白質組學等多種實驗方法，揭示了哈茨木霉菌纖維素酶與玉米根系互作系統誘導玉米抗葉斑病的分子機理。
這一研究成果公布在11月10日的Scientific Reports雜志上，文章的通訊作者為上海交通大學農業與生物學院陳捷教授，陳教授主要從事蛋白質組學與分子病理學、環境微生物與生物農藥基因工程，以及植物病蟲害綜合防治等方面的研究。
木霉菌是自然界廣泛分布的真菌，國際公認的生物防治真菌，以往主要用于生物防治土壤傳播的病害。近年來隨著以病原菌相關分子模式/微生物相關分子模式（PAMP/MAPM）為核心的植物基礎免疫學理論的提出和組學技術廣泛應用，使得人們對木霉菌生物防治植物病害機理的研究上升到一個新的階段，尤其木霉菌誘導植物抗性分子機理研究已成為生物防治基礎研究的熱點。
在這篇文章中，研究人員從植物—病原菌-生防木霉菌三方分子互作角度，揭示了哈茨木霉菌（Trichoderma harzianum）在定殖玉米種子或根系過程中，通過鋅指轉錄因子（Thc6）與木霉菌兩種纖維酶基因(Thph1,exo-1,4-β-D-–glucanase； Thph2，endo-1,4-β-D-glucanase）啟動子區GGCTAA和GGCTAAA結合，調控兩纖維素酶基因表達。
研究表明，木霉菌分泌的兩纖維素酶基因能促進木霉菌玉米根系皮層內定殖，并發現木霉菌能在根皮層細胞內分泌Thph1、Thph2蛋白。研究人員分別用野生株、Thc6、兩纖維素酶基因敲除子和Thph1、Thph2蛋白處理玉米根部組織，證明纖維素酶是木霉菌系統玉米抗病性的重要激發子（elicitor），能夠激發葉片JA/ET信號(Opr7, Pr4, Erf1, Aoc1）上調表達和活性氧的積累。
此外，研究人員還通過HPLC檢測到木霉菌處理的玉米根部組織釋放出纖維素降解產物纖維二糖，并證明纖維二糖也參與玉米防御相關基因Opr7、Erf1的上調表達和抗病性誘導。定量蛋白質組學分析也發現，Thph1基因敲除后，導致玉米葉片防御反應JA/ET通路相關蛋白MYC2、ACO表達下調，活性氧清除相關蛋白POD表達明顯下調，進一步說明該基因與誘導抗性正相關。
這項研究提出了哈茨木霉系統誘導植物抗葉斑病防御反應的作用模式：哈茨木霉菌在鋅指轉錄因子Thc6調控下，在玉米根皮層內分泌兩個胞外纖維素水解酶，即MAMPs(微生物相關分子模式)分子，MAPMs與玉米根細胞互作降解其細胞壁纖維素分子，釋放纖維二糖，即DAMPs（損傷相關分子模式）等糖類小分子。纖維素酶和纖維二糖與根皮層細胞互作誘導玉米根部防御反應，并通過JA/ET信號長距離轉導，從而激發玉米葉片對葉斑病的抗性。
關于植物病蟲害綜合防治方面的研究，近年來不少科學家利用新型技術CRISPR進行分析，如來自西南大學、中科院西北高原生物研究所的科學家通過CRISPR/Cas系統實現林木植物毛白楊（Populus tomentosa Carr.）的基因組編輯和靶基因突變。
研究人員利用CRISPR/Cas9系統，在毛白楊中實現了基因組編輯和靶基因突變。研究人員設計了四個引導RNA（gRNA），來靶定毛白楊八氫番茄紅素脫氫酶基因8 (PtoPDS)的不同基因組位點。在農桿菌介導的轉化之后，研究人員在轉基因楊樹中觀察到了明顯的白化表型。通過分析RNA引導的基因組編輯事件，59個PCR克隆中有30個是純合子突變體，有2個是雜合子突變體，這些目標位點的突變效率估計是51.7%。這些數據表明，我們可以利用Cas9/sgRNA系統，在木本植物中精確地編輯基因組序列，并有效地建立基因敲除突變體。我科學家用CRISPR實現楊樹定向誘變
作者簡介：
陳捷教授
1959年11月出生，九三學社社員。1983年畢業于沈陽農業大學，獲農學學士學位；1986年畢業于沈陽農業大學，獲農學碩士學位；1991年畢業于沈陽農業大學，獲農學博士學位；1996-1997年韓國慶北大學博士后；2002-2003年美國康奈爾大學高級訪問學者；先后6次赴美國、以色列、韓國短期學術交流和培訓；現任上海交通大學農業與生物學院副院長，崇明生態農業中心副主任，教授、博士生導師，享受國務院特殊津貼，中國植物保護學會常務理事，中國生物防治專業委員會副主任。
研究方向： （1）蛋白質組學與分子病理學；（2）環境微生物與生物農藥基因工程；（3）植物病蟲害綜合防治