FaWRKYs 在茉莉酸调控草莓果实灰霉病抗性中的作用及其机理研究

Botrytis cinerea (B. cinerea) is a worldwide disease in strawberry production. Causing huge losses to the production of strawberry. It has been shown that the jasmonic acid (JA) and WRKY transcription factor plays a key role in the regulation of plant B. cinerea. At present, only some WRKY genes have been identified in the Fragaria vesca, but there are few studies on its role in disease resistance. We speculated that FaWRKY33 gene plays an important role in the regulation of cultivation strawberry B. cinerea, and may be associated with JA. But the relationship between FaWRKY33 mediated disease resistance pathway in JA signal pathway needs further study. In addition, we found that the two members of the WRKY transcription factor FaWRKY1 and FaWRKY25 was also regulated by JA, but the role of strawberry disease resistance was unknown. Therefore, Therefore, this study intended to FaWRKY1, FaWRKY25, FaWRKY33 as the breakthrough point and use cultivar strawberry ‘Benihoppe’ as test material. Discuss the role of FaWRKYs in the regulation of B. cinerea in strawberry fruit. Especially to analyze the molecular mechanism of FaWRKYs gene in regulation JA signal of strawberry fruit B. cinerea. This study not only has important theoretical value, but also can provide a useful reference for the molecular breeding of strawberry disease resistance in the future.

灰霉病是草莓生产中的一种世界性病害，给草莓生产造成巨大损失。已有研究证明茉莉酸 (JA) 和WRKY转录因子在植物灰霉病调控中起关键作用。目前仅在森林草莓中鉴定到一些WRKY基因，但对其在抗病中的作用研究还很少。我们的研究初步推测，栽培草莓中的FaWRKY33在灰霉病调控中起作用，而且可能与JA相关，但FaWRKY33介导的抗病信号通路和JA信号路径的关系需要进一步研究。此外，还发现WRKY家族的另外2个成员FaWRKY1和FaWRKY25基因表达量也受JA调控，但是在草莓抗病中的作用还未知。为此，本研究拟以FaWRKY1、FaWRKY25、FaWRKY33为突破口，以草莓品种‘红颜’为试材，探讨FaWRKYs在草莓果实灰霉病调控中的作用，特别是要解析FaWRKYs基因在JA信号调控草莓果实灰霉病中的分子机理。研究不仅具有重要的理论价值，也为今后进行草莓抗病分子育种提供有益参考。

本项目执行期间经费使用合理，研究进展良好，截止到结题，共发表基金第一标注SCI论文4篇，累计影响因子12，完成了预期研究目标。本研究以八倍体草莓（Fragaria×ananassa）“红颜”果实为试材，以FaWRKYs 转录因子家族中的关键基因入手，揭示该转录因子家族在草莓抗灰霉病中的作用以及分子机理。着重研究了FaWRKY11、FaWRKY25在草莓果实抗灰霉病中的作用及其和JA信号的关系。以下是研究结果：.（1）草莓FaWRKY11转录因子正调控草莓果实对灰霉病的抗性。FaWRKY11过量表达的果实的组织损伤明显减轻，发病率也显著低于对照。与之相反，暂时沉默的果实，的组织损伤程度有一定的加重，而且发病率也比对照略高。说明FaWRKY11在草莓果实灰霉菌抗性中的正调控作用。进一步还分析了过量表达和沉默FaWRKY11之后一些与抗病相关的下游基因和一些激素代谢的相关基因在草莓果实中的表达模式。FaWRKY11基因过量表达和沉默后，与果实灰霉病相关的基因表达量受到不同程度的调控，其中抗病相关转录因子和激素代谢相关基因表达量变化最明显。研究推测FaWRKY11基因可能通过调控一些抗病转录因子和代谢基因来调控草莓果实抗灰霉病。.（2）FaWRKY25基因在JA诱导下草莓果实灰霉病调控过程中的作用。结果发现，外源JA处理下调 FaWRKY25基因的表达，同时草莓果实对灰霉病的抗性明显提高。过量表达FaWRKY25基因的草莓果实中JA含量显著降低而FaWRKY25基因沉默的草莓果实中JA含量则明显升高。结果表明FaWRKY25基因可能在JA介导的草莓果实抗灰霉病反应中起负调控作用。草莓果实中FaWRKY25基因的表达水平也影响着JA合成和代谢相关基因、WRKY基因家族其他成员以及一些防御基因的基因表达量。这些结果暗示FaWRKY25基因不仅通过影响防御基因的表达进而调控草莓果实对灰霉病的抗性，而且FaWRKY25基因很可能通过参与JA的合成代谢途径来影响JA诱导的草莓果实对灰霉病的抗性反应。