西北农林科技大学文颖强教授课题组揭示葡萄白粉病抗性的新机制

近日，西北农林科技大学园艺学院葡萄种质资源与遗传育种团队文颖强教授课题组在《Plant Physiology》上发表了研究论文，该研究利用基因编辑技术创制了葡萄wrky 10单突变体及wrky 10 wrky 30双突变体，揭示了转录因子VviWRKY10、VviWRKY30相互抑制，在葡萄抵抗白粉菌侵染时发挥不同功能，为葡萄白粉病抗性育种提供了新材料。

该研究利用CRISPR 基因编辑技术，创制了葡萄wrky 10单突变体和wrky 10 wrky 30双突变体。接种葡萄白粉菌后，wrky 10单突变体产生了明显的细胞坏死，积累了大量胼胝质及过氧化氢，表现出很强的白粉病抗性；相较于wrky 10 单突变体，wrky 10 wrky 30双突变体细胞坏死、胼胝质及过氧化氢含量积累有所减少，抗性减弱，但依旧强于野生型。表明所创制的wrky 10、wrky 10 wrky 30突变体材料均提高了葡萄的白粉病抗性，但VviWRKY 10、VviWRKY 30基因的功能不同。

接种白粉菌后，突变体中SA、ET 及ROS 途径相关基因均受到不同程度的激活。进一步的DLUC、EMSA及ChIP-qPCR实验证明，VviWRKY10 能够结合并抑制葡萄EDS5-2、PR1、PR5 及RBOHD2基因的表达，从而抑制SA及ROS 通路；VviWRKY30通过激活葡萄ACS3及ACS3L 基因，促进ET通路；此外，VviWRKY10、VviWRKY30能够互相结合到对方的启动子上，相互抑制基因表达。因此，在野生型中，VviWRKY10、VviWRKY30相互制衡，导致葡萄易感白粉病；在wrky 10单突变体中，SA、ET及ROS 通路均被激活，葡萄表现很强的白粉病抗性；而在wrky 10 wrky 30 双突变体中，只有 SA 及ROS 通路激活，葡萄较抗白粉病。

综上所述，不同于拟南芥AtWRKY18、AtWRKY40为功能冗余的白粉病负调控因子，VviWRKY 10作为负调控因子、VviWRKY 30作为正调控因子参与葡萄响应白粉菌侵染过程。该研究为葡萄白粉病抗性育种创制了材料，也为其抗性机制研究提供了新思路。