中介体亚基TaMed25调控小麦白粉病抗性的分子机理研究

Bread wheat (Triticum aestivum L.) is one of the main food crops in our country, thus, improvement of wheat grain yield is of vital importance for the national food security and agricultural sustainable development. Powdery mildew, caused by the fungus Blumeria graminis f. sp. tritici (Bgt), is one of the most damaging wheat diseases worldwide, leading to severe yield reduction of wheat. To improve wheat disease resistance to powdery mildew, it is crucial to explore the regulatory mechanisms associated with wheat immune responses to powdery mildew fungus. The plant multiprotein Mediator complex is recognized as the core transcriptional regulation component, and plays a critical role in plant immune responses. In this study, we focus on the function of Mediator subunit TaMed25 in the regulation of wheat disease resistance against Bgt infection. We performed bimolecular fluorescence complementation assay and luciferase complementation imaging assay, and proved that wheat TaMed25 physically interacts with TaEIL1, the key transcription factor in ethylene signaling. We propose to explore the regulation roles of TaMed25 in ethylene signaling and further to elucidate its action mechanism in wheat immune responses to Bgt infection. Our work will be valuable and in great need for wheat disease-resistance breeding.

小麦是世界上和我国最主要的粮食作物之一，提高小麦产量对保证我国粮食安全和可持续发展意义重大。白粉病是我国小麦生产中的三大病害之一，导致小麦的大量减产，因此研究小麦抗白粉病的分子调控机理将有助于我们培育对白粉病具有持久、广谱抗性的小麦新品种，为我国粮食高产、稳产做出贡献。植物中介体是基因转录事件的重要调节因子，在植物抗病反应调控中发挥重要作用，但目前国内外还未见关于小麦中介体亚基参与小麦抗病的分子机制研究。我们从分析中介体亚基TaMed25调控小麦白粉病抗性的生物学功能入手，通过实验证明它能够与乙烯信号调控的关键因子TaEIL1直接物理互作。进一步研究表明，TaMed25与TaEIL1的互作与小麦的白粉病抗性反应密切相关。本项目将利用分子生物学、遗传学等方法，进一步解析中介体与乙烯信号互作调控小麦白粉病抗性的分子调控机制。本项目的开展将为小麦抗病分子育种提供重要的理论依据。

小麦是世界上和我国最主要的粮食作物之一。白粉病是我国小麦生产中的三大病害之一，导致小麦的大量减产，因此研究小麦抗白粉病的分子调控机理将有助于我们培育抗白粉病的小麦新品种，为我国粮食安全做出贡献。植物中介体是基因转录事件的重要调节因子，在植物抗病反应调控中发挥重要作用，但目前国内外还未见关于小麦中介体亚基参与小麦抗病的分子机制研究。在该项目中，我们重点研究了小麦中介复合体亚基TaMED25调控小麦白粉病抗性的分子作用机制。首先，我们鉴定了来源于A、B和D亚基因组的TaMED25基因序列，并通过病毒介导的瞬时基因沉默技术证明下调TaMED25基因的表达能够显著降低小麦对白粉病菌的感病性。同时，我们证明TaMED25蛋白能够与乙烯信号调控的关键调节因子TaEIL1直接物理互作，进而增强TaEIL1的转录激活活性。我们进一步鉴定了TaEIL1调控的下游直接靶标基因TaERF1，发现TaERF1的表达依赖于TaMED25及TaEIL1。本项目中，我们证明了TaMED25-TaEIL1-TaERF1的信号调控模块，并证明这一模块能够通过影响活性氧及病程相关基因(PRs)的表达来负调控小麦的白粉病抗性。利用该研究结果，我们可以通过基因编辑等手段，对TaMED25、TaEIL1以及TaERF1等抗病负调控基因进行改造，从而创制抗病性增强的小麦品系。该研究不但有助于我们从分子机制上理解小麦抗病反应的机制，还为现代分子育种提供了可操作的重要基因资源，具有重要的科学和生产意义。