研究解析苹果对再植病抗性的分子机制

近日，中国农业科学院郑州果树研究所苹果育种课题组在Plant Physiology在线发表了题为“The MdERF61-mediated mdm-miR397b-MdLAC7b module regulates apple resistance to Fusarium solani via lignin biosynthesis”的研究论文，系统的阐明了MdERF61通过转录调控mdm-miR397b-MdLAC7b模块，介导苹果再植病抗性的分子机制，首次通过稳定遗传转化的方法获得苹果再植病抗性种质。

我国是世界最大的苹果生产国，产量稳居世界第一，苹果产业是我国农业经济的重要组成部分，在产业结构调整、增加农民收入及出口创汇等方面发挥了重要作用。近年来，随着我国苹果产业在品种结构和栽培模式上的调整，30%以上的果园都面临着树龄老化、亟需淘汰更新的现状。为了更好的贯彻国家“农田五不准”中不准占用基本农田发展林果业的方针，老龄果园原址重茬再建就成为不可避免的重要途径。老龄园地在果园重建时苹果再植病（连作障碍）普遍发生，发病的果园结果晚、品质差、产量低，严重制约了苹果产业的可持续发展。长期以来，对苹果再植病的防治依赖于成本较高且对人和环境健康存在危害的化学方法，而以砧木自身抗性为基础、利用抗性基因进行防控的研究鲜有报导。

研究团队前期通过miRNA和降解组测序，筛选到了苹果再植病抗/感基因型差异表达的mdm-miR397b-MdLAC7b模块。在本研究中，通过过表达mdm-miR397b-MdLAC7b模块，改变了苹果根组织中木质素的沉积以及茉莉酸含量，同时增强了对尖孢镰刀菌（Fusarium solani）（我国再植病主要致病真菌）的抗性。进一步克隆mdm-miR397b的启动子序列进行酵母单杂筛库，鉴定到了一个ERF家族的转录因子MdERF61，它可以通过直接绑定mdm-miR397b启动子上的两个GCC-box位点，转录抑制mdm-miR397b的表达介导再植病调控网络。该研究立足我国苹果产业中对绿色环保苹果病害防控的重大需求，解析苹果根部防御反应及抗病调控的分子机制，不仅拓宽我们在植物根系统抵御病原菌入侵方面的认识，也为苹果再植病防控提供了经济有效且绿色可持续的防控策略。

周喆副研究员为本文的第一作者，张恒涛研究员和阎振立研究员为本文共同通讯。该研究得到了中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ASTIP-2024-ZFRI）和中国农业科学院基本科研业务费项目(1610192023401)的资助。（通讯员：齐文莉）