近日，國際權(quán)威學術期刊Molecular Plant發(fā)表題為“Phosphorylation of a wheat aquaporin at two sites enhances both plant growth and defense”的研究文章，揭示小麥水通道蛋白TaPIP2;10在兩個位點上的磷酸化可同步改善小麥的產(chǎn)量和對白粉病、赤霉病與蚜蟲的抗性，為未來分子抗病育種提供了重要參考。植物保護學院應屆博士畢業(yè)生盧凱、年輕教師陳曉晨博士和在讀博士研究生姚曉輝為該論文的共同第一作者，山東農(nóng)業(yè)大學董漢松教授、鄒珅珅副教授為共同通訊作者。

研究證明了TaPIP2;10運輸CO2、增強光合作用、提高小麥生長發(fā)育和籽粒產(chǎn)量的功能和分子機制。小麥株高、鮮重、粒重和籽粒產(chǎn)量均由于TaPIP2;10沉默而顯著降低，因TaPIP2;10過表達而顯著提高。CO2誘導TaPIP2;10在S280上發(fā)生磷酸化，磷酸化的TaPIP2;10將環(huán)境CO2轉(zhuǎn)入小麥細胞，因而促進光合作用，促進生長發(fā)育，最終提高籽粒產(chǎn)量。

研究還揭示了TaPIP2;10轉(zhuǎn)運H2O2激活免疫反應的分子機制和抗病蟲功效。白粉病菌接種或病原物模式分子處理強烈誘導小麥在質(zhì)外體產(chǎn)生H2O2，H2O2誘導TaPIP2;10在絲氨酸位點S121上發(fā)生磷酸化，磷酸化的TaPIP2;10將質(zhì)外體H2O2轉(zhuǎn)入細胞質(zhì)，H2O2隨后激活模式分子觸發(fā)的免疫反應（pattern-triggered immunity,PTI）。小麥質(zhì)外體H2O2爆發(fā)也能因麥長管蚜取食而產(chǎn)生，H2O2同樣誘導TaPIP2;10在S121上發(fā)生磷酸化，同樣經(jīng)由TaPIP2;10跨膜轉(zhuǎn)運進入小麥細胞質(zhì)，H2O2隨后激發(fā)小麥韌皮部防衛(wèi)反應（phloem-based defense,PBD）。

無論病菌侵染還是蚜蟲侵襲，都能激活PTI和PBD。PTI和PBD的激活能有效抵御病菌侵染和蚜蟲侵襲，從而顯著挽回病蟲（白粉病、赤霉病、麥長管蚜）造成的產(chǎn)量損失。根據(jù)上述結(jié)果，作者提出了TaPIP2;10促進小麥生長發(fā)育和抗病抗蟲的功能模式。

TaPIP2;10促進小麥生長和防衛(wèi)的功能模式

該研究得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、山東農(nóng)業(yè)大學自主科技創(chuàng)新基金的資助。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205222003550?via%3Dihub

編       輯：萬   千

審       核：賈   波