油菜Pep5对核盘菌的DTI抗性激发功能及机制分析

DAMP-triggered immunity (DTI) is a type of plant resistance that is triggered by plant endogenous DAMP (damage-associated molecular pattern). Its mechanisms and potential in crop disease control are still largely unclear. The white mould disease caused by Sclerotinia sclerotiorum, is the most devastating disease in oilseed rape. It caused huge yield loss. Resistance resource for this disease is lacking, and thus techniques to elicit afficient resistance are urgently needed to efficiently control this disease. This project aims to study the functions of a oilseed rape DAMP, BnPep5 (BnaC09g46720D), in eliciting DTI resistance to S. sclerotiorum, evaluate its potential as resistance elicitor against S. sclerotiorum, elucidate mechanisms underlying its inducing DTI resistance, characterize and identify its receptor(s), reveal the roles of the receptor kniase FER in BnPep5-triggered DTI, and demonstrate a new anti-S. sclerotiorum mechanism employed by plant via Pep- and RALF-induced extracellular alkalinization to counter acidification caused by oxalic acid that is secreted by the pathogen. This project opens a new area of study in plant resistance to S. sclerotiorum, and provides a new strategy and thinking to control the white mould disease.

植物DTI（DAMP-triggered immunity）是一类由植物自身释放的小分子DAMP（damage-associated molecular pattern）激发产生的抗性，其产生机制及其在作物病害防控中的应用潜力尚不够明确。由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的菌核病是我国油菜首要病害，危害巨大，但抗性资源匮乏，急需有效的抗性激发技术来控制该病害。本项目拟研究明确一个油菜DAMP——BnPep5（BnaC09g46720D）对核盘菌DTI抗性的激发作用，探明其作为抗性激发子用于菌核病防控的应用潜力，解析其抗性激发机制，鉴定其受体，揭示受体激酶FER对BnPep5激发DTI抗性的影响，阐明植物通过Pep和RALF诱发的胞外碱化作用来抵抗核盘菌酸化作用的抗核盘菌新机制。本项目给油菜菌核病抗性的研究开辟了一个新领域，并给该病害的防控提供新的策略和思路。

植物DTI（damage-associated molecular pattern （DAMP）-triggered immunity）是一类由植物自身释放的小分子DAMP激发产生的抗性，其产生机制及其在作物病害防控中的应用潜力尚不够明确。由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的菌核病是我国油菜首要病害，危害巨大。但因植物对菌核病的抗性为多基因控制的数量性状，高抗资源匮乏，亟需有效的抗性激发技术来控制该病害。本项目以油菜为作物对象，结合模式植物拟南芥，围绕Pep对核盘菌抗性的激发功能、潜在应用技术及其调控分子机制开展了系统研究。利用人工合成Pep成熟肽、构建BnPep-RNAi和超表达油菜转基因系以及拟南芥突变体等材料，结合多学科技术，阐明了BnPep5等Pep对核盘菌抗性的激发作用，创制获得了抗性激发能力增强版BnPep5，初步构建了BnPep防控核盘菌的应用技术体系，彰显了Pep在菌核病绿色防控中的良好应用前景。解析了Pep调控核盘菌抗性的分子机制，揭示了一系列植物DTI新机制，包括阐明了CAMTA3-SARD1、胞外碱化-活性氧、油菜miR6030-R基因、MPK3/6-CAMTA3-AGO5和CKII-BnCNGC4钙离子通道等模块在Pep激发抗核盘菌免疫中的作用及机制。另外，本项目阐明了RALF通过WRKY8转录放大Pep信号增强植物免疫反应，揭示了两类DAMP协同激发强烈免疫的作用模式；阐明了Pep受体PEPR1与R蛋白RPP7直接互作、协同调控抗核盘菌免疫，揭示了PTI和ETI通过受体直接互作协同强化免疫的机制，为PTI和ETI互相促进理论提供一类新作用机制例证。这些结果有力增进对植物免疫调控机制的认识，体现项目研究成果较高的理论价值。本项目给油菜菌核病抗性的研究开辟了一个新领域，并给该病害的绿色防控提供了新的策略和资源。