甘蔗黑穗病關鍵抗性基因資源找到了

由黑穗病菌（Sporisorium scitamineum）引發的黑穗病，因其系統性侵染特性和宿根連作傳播方式，已成為制約甘蔗產業可持續發展的首要病害。近日，中國熱帶農業科學院熱帶生物技術研究所科研人員系統闡明了甘蔗轉錄因子ScWRKY2在響應黑穗病脅迫中的分子機制，為甘蔗抗病育種提供了理論依據和基因資源。該研究成果發表于《植物生物技術雜志》（Plant Biotechnology Journal）。

甘蔗是全球最重要的糖料作物，生物量巨大且能積累高濃度蔗糖，是世界和我國食糖的主要來源。深入解析甘蔗抗黑穗病分子機制并挖掘關鍵抗性基因，是突破傳統育種瓶頸、創制抗病種質、實現甘蔗生物育種的必由之路。

WRKY轉錄因子在植物免疫信號網絡中發揮重要調控作用，是抗病基因工程的重要靶標。迄今，雖然WRKY轉錄因子在多種作物的抗病功能已得到系統解析，但甘蔗WRKY成員在黑穗病抗性中的調控路徑及分子互作網絡仍不清晰，功能機制研究尚處起步階段。因此，研究團隊聚焦ScWRKY2轉錄因子，深入探究了其在甘蔗黑穗病抗性中的作用機制。

研究團隊利用農桿菌介導法將ScWRKY2基因導入甘蔗品種ROC22，獲得15株過表達轉基因植株，通過病原接種試驗發現，3個轉基因高表達株系（#OE1~#OE3）的株高顯著低于對照組，且病原菌含量均顯著高于WT，感染后轉基因植株的SOD和POD活性也明顯低于對照組。研究顯示ScWRKY2過表達降低了甘蔗對黑穗病的抗性，證實該基因在抗病過程中起負調控作用。

研究系統闡明了ScWRKY2在甘蔗響應黑穗病脅迫中的分子機制。病菌侵染時，ScWRKY2結合免疫相關基因并抑制其轉錄；同時，ScWRKY2與葉綠體蛋白ScPsbP發生互作，誘導活性氧ROS清除相關基因的表達，維持細胞內活性氧ROS穩態。該研究為甘蔗抗黑穗病生物育種奠定了重要的理論基礎，并提供了關鍵基因資源。

中國熱科院生物所助理研究員王東姣為論文第一作者。中國熱科院甘蔗研究中心主任/熱帶作物生物育種全國重點實驗室研究員闕友雄、副研究員吳期濱和福建農林大學/農業農村部甘蔗生物學與遺傳育種重點實驗室副研究員蘇亞春為共同通訊作者。

相關論文信息： https://doi.org/10.1111/pbi.70186