化学诱导调控小麦甘油脂质和脂肪酸代谢增强对白粉病抗性的作用机理

The metablism of glycerolipids and fatty acids plays an important role in plant defence to diseases. Our previous studies proved that this metablic networks also exist in wheat and can be regulated by application of glycerol to enhance the resistance to wheat powdery mildew. This research project tries to analyze the regulation of metablism of glycerolipids and fatty acids and the functions of related genes in enhanced resistance to wheat powdery mildew. The results of this research will be used to increase the resistance by manipulation of the expression of target genes and to invent a novel method to control powdery mildew by application of glycerol on wheat.

甘油脂质代谢和脂肪酸代谢在植物抗病防卫反应中发挥着重要作用。我们研究发现小麦中也存在同样的甘油脂质和脂肪酸代谢途径，外施甘油能显著增强小麦对白粉病的抗性，可能是通过调控小麦甘油脂质和脂肪酸代谢发挥作用。本项目将对外施甘油调控小麦甘油脂质代谢以及脂肪酸代谢增强小麦抗白粉病的作用机理进行解析，通过遗传操作调节相关基因的表达提高小麦对白粉病的抗性，完善利用甘油处理调节甘油脂质和脂肪酸代谢来提高小麦对白粉病的抗性。

小麦白粉病是影响小麦生产的重要病害之一，通过化学诱导可显著增强小麦对白粉病的抗性。本项目优化了利用甘油和茉莉酸合成抑制剂处理小麦增强对白粉病抗性的方法，研究了外施甘油和茉莉酸合成抑制剂处理小麦诱导对白粉病抗性的作用机理；发现了组蛋白乙酰转移酶基因TaHAG1调控小麦抗病相关基因TaPAD4表达与小麦白粉病抗性的关系。.我们发现对不同感白粉病小麦材料在苗期接种前以及成株期发病前喷施3%的甘油溶液可诱导对白粉菌抗性。进一步还发现，与甘油类似，利用10mM的茉莉酸合成抑制剂二乙基二硫代氨基甲酸钠（DIECA）在苗期和1mM-5mM在成株期处理也可诱导感白粉病小麦对白粉病菌的稳定的抗性。.我们发现甘油处理小麦提高了小麦叶片中G3P的含量，抑制了不饱和脂肪酸合成相关基因TaSSI2的表达，使叶片中油酸含量降低，甘油处理同时提高了病程相关蛋白基因PR1-PR5的表达水平以及与水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）等激素代谢相关基因差异表达，显著增加了叶片中SA的含量，并导致叶片细胞积累活性氧，从而明显提高对白粉病的抗性。我们发现茉莉酸合成抑制剂DIECA处理小麦导致了与激素响应基因、谷胱甘肽代谢相关基因以及病程相关蛋白基因的差异表达，同时该处理降低了小麦叶片中茉莉酸（JA）和生长素（IAA）含量，提高了谷胱甘肽和油菜素内酯（BR）的含量，增强了活性氧和细胞坏死，增强了小麦对白粉菌的抗性。最后我们研究了小麦组蛋白乙酰化酶基因TaHAG1对三酰甘油脂肪酶TaPAD4基因表达的表观调控与小麦对白粉病抗性的关系，发现小麦组蛋白乙酰转移酶基因TaHAG1在小麦对白粉病抗性响应中起着正向调控作用，TaHAG1基因可直接乙酰化小麦抗白粉病相关基因三酰甘油脂肪酶TaPAD4的启动子区，提高TaPAD4基因的表达，超表达TaHAG1基因增强了小麦对白粉菌的抗性。这一发现对于利用表观调控改良小麦抗病性具有参考价值。