MYC2介导的茉莉酸信号通路响应铁皮石斛白绢病抗性的作用机制

Sclerotium rolfsii is a broad-spectrum fungal disease, which causes widespread loss in the near-wild cultivation of Dendrobium catenatum. Jasmonic acid (JA) is a vital signal molecule for plants against biotic stresses, and MYC2 is a master transcription factor in JA pathway. Through RNA-Seq analysis of D. catenatum infected by S. rolfsii, we found that JA pathway genes had significantly differential expression, especially MYC2, indicating that MYC2 may enhance the resistance to S. rolfsii stress by regulating the expression of downstream genes. Thus, we project to screen target genes of MYC2 in response to JA pathway and S. rolfsii stress via RNA-Seq and ChIP-Seq and to verify the binding of MYC2 and the target genes via ChIP and EMSA. Furthermore，the key MYC2 target genes were analyzed for expression pattern, subcellular localization, and functional identification. This work will contribute to unraveling the regulation mechanism of MYC2 involved in JA pathway to defense the S. rolfsii stress in D. catenatum and provide candidate genes for molecular resistance breeding of D. catenatum.

白绢病（Sclerotium rolfsii）是一种广谱性真菌病害，在铁皮石斛近野生栽培中一旦发病可造成全年绝收，危害甚巨。茉莉酸（JA）是植物防御生物胁迫的重要信号分子，MYC2是JA通路中的关键转录因子。通过对S. rolfsii侵染后的铁皮石斛进行RNA-Seq分析，发现JA通路基因显著差异表达，特别是MYC2显著受诱导，并且JA可以明显提高铁皮石斛对S. rolfsii的抗性，提示MYC2介导的JA通路可以调控下游基因的表达来增强对S. rolfsii的抗性。本项目拟采用RNA-Seq和ChIP-Seq筛选MYC2响应JA通路和S. rolfsii的靶基因；采用ChIP和EMSA验证MYC2与关键靶基因的结合情况；进一步明确靶基因的表达模式、亚细胞定位以及生物学功能；从而解析MYC2参与茉莉酸途径防御铁皮石斛白绢病的调控机制，同时为铁皮石斛抗病分子辅助育种提供理想候选靶点。

白绢病（病原菌为Sclerotium delphinii，简称P1菌）是一种广谱性真菌病害，在铁皮石斛近野生栽培中危害甚巨。茉莉酸（JA）是植物防御生物胁迫的重要信号分子，MYC2是JA通路的关键转录因子。课题组前期通过对P1菌侵染后的铁皮石斛转录组分析，发现JA通路基因显著差异表达，特别是MYC2显著受诱导，提示MYC2介导的JA通路可以调控下游基因的表达来增强对P1菌的抗性。本项目通过外施茉莉酸甲酯（MeJA）、接种P1菌后铁皮石斛白绢病病征测定；对铁皮石斛DcMYC2s基因进行鉴定、克隆和功能验证；基于转录组、代谢组和反向酵母单杂建库联合分析筛选DcMYC2b直接调控并响应JA通路和P1菌的下游靶基因，并验证其生物学功能，得到以下结果：（1）不同浓度的MeJA处理均能够显著增强铁皮石斛白绢病抗性，100 μM及以下浓度MeJA对P1菌的生长无影响，因此100 μM为最佳处理浓度。（2）在铁皮石斛基因组中共鉴定到4个DcMYC2s基因；构建DcMYC2a/2b转基因拟南芥植株，接菌后发现DcMYC2b转基因拟南芥病斑显著小于野生型，而DcMYC2a转基因拟南芥病斑与野生型无明显差异，说明DcMYC2b在植株防御白绢病中为正调控因子。（3）采用转录组、代谢组和反向酵母单杂建库筛选到DcMYC2b响应JA通路和P1菌的靶基因4-香豆酸：辅酶A 连接酶类蛋白8（Dc4CLL8），并通过酵母单杂与双荧光素酶报告实验验证了DcMYC2b与Dc4CLL8的互作关系；构建过表达载体瞬时转化烟草后接种P1菌发现，过表达Dc4CLL8的烟草叶片病斑显著小于对照，表明过表达Dc4CLL8可以显著提高植株对P1菌的抗性。上述研究结果解析了铁皮石斛中“JA信号分子-DcMYC2b转录因子-靶基因Dc4CLL8-抵御白绢病”的调控网络，为铁皮石斛抗病分子辅助育种提供了理想候选靶点。