葡萄种质资源与育种团队在葡萄抗白粉病机制研究取得新进展

近日，葡萄种质资源与育种团队在New Phytologist在线发表了题为“VqWRKY56 interacts with VqbZIPC22 in grapevine to promote proanthocyanidin biosynthesis and increase resistance to powdery mildew”的研究论文。该论文首次报道了VqWRKY56与VqbZIPC22相互作用协同调控原花青素生物合成基因的表达，促进了原花青素的积累提高葡萄对白粉病的抗性机制，为葡萄原花青素的调控机制提供了新的认识，为进一步通过合成原花青素的代谢工程提高抗白粉病提供了理论基础。

葡萄白粉菌是一种广泛流行的活体专性寄生的真菌病害，可以侵染葡萄所有绿色组织，导致叶片光合能力、产量和果实品质下降。原花青素在葡萄抗真菌病原体方面发挥着重要作用，但关于原花青素介导的葡萄抗白粉病的机制研究尚不清楚。本研究利用课题组获得的大量野生葡萄资源，从毛葡萄‘商-24’中鉴定到了一个WRKY转录因子VqWRKY56，其表达受白粉菌显著诱导。在欧洲葡萄中过量表达VqWRKY56增加了原花青素含量，降低了对白粉病的敏感性，且转基因植物表现出更多的细胞死亡，SA和ROS的积累增加。VqWRKY56在中国野葡萄毛葡萄与欧洲葡萄品种中的瞬时沉默减少了原花青素的积累并增加了对白粉病的易感性，同时发现VqWRKY56与转录因子 VqbZIPC22互作协同激活原花青素生物合成基因的表达，导致转基因葡萄原花青素的积累。VqbZIPC22在欧洲葡萄中的过量表达促进了原花青素的积累并提高了对白粉病的抗性，而瞬时沉默白粉病的抗性降低。

本研究揭示了一种新的葡萄抗白粉病机制，在葡萄抗白粉病分子育种中具有潜在的应用价值，并提出了VqWRKY56与VqbZIPC22介导白粉病抗性机制模型。在白粉菌感染后，诱导两个转录因子VqWRKY56和VqbZIPC22的表达，导致原花青素生物合成相关基因的表达激活，从而增加了原花青素的生物合成。原花青素水平的升高与白粉病抗性的增强有关。VqWRKY56的沉默进一步支持了VqWRKY56的作用机制。研究数据表明，当VqWRKY56过表达导致VqWRKY56- VqbZIPC22蛋白复合物增加，促进原花青素生物合成基因的转录，最终导致原花青素的更高积累，以提高对白粉病的抗性；另一方面，沉默VqWRKY56导致VqWRKY56- VqbZIPC22蛋白复合物减少，原花青素生物合成基因表达减少，最终导致原花青素水平降低和白粉病抗性降低。

实验室博士研究生王雅和葡萄酒学院王现行副教授为论文共同第一作者，王西平教授为论文通讯作者。马里兰大学吕华教授对本研究提出了宝贵意见。该研究得到了国家自然科学基金项目资助。

文章链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18688