近日，國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Molecular Plant發(fā)表題為“Phosphorylation of a wheat aquaporin at two sites enhances both plant growth and defense”的研究文章，揭示小麥水通道蛋白TaPIP2;10在兩個(gè)位點(diǎn)上的磷酸化可同步改善小麥的產(chǎn)量和對(duì)白粉病、赤霉病與蚜蟲的抗性，為未來分子抗病育種提供了重要參考。植物保護(hù)學(xué)院應(yīng)屆博士畢業(yè)生盧凱、年輕教師陳曉晨博士和在讀博士研究生姚曉輝為該論文的共同第一作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)董漢松教授、鄒珅珅副教授為共同通訊作者。

研究證明了TaPIP2;10運(yùn)輸CO2、增強(qiáng)光合作用、提高小麥生長(zhǎng)發(fā)育和籽粒產(chǎn)量的功能和分子機(jī)制。小麥株高、鮮重、粒重和籽粒產(chǎn)量均由于TaPIP2;10沉默而顯著降低，因TaPIP2;10過表達(dá)而顯著提高。CO2誘導(dǎo)TaPIP2;10在S280上發(fā)生磷酸化，磷酸化的TaPIP2;10將環(huán)境CO2轉(zhuǎn)入小麥細(xì)胞，因而促進(jìn)光合作用，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，最終提高籽粒產(chǎn)量。

研究還揭示了TaPIP2;10轉(zhuǎn)運(yùn)H2O2激活免疫反應(yīng)的分子機(jī)制和抗病蟲功效。白粉病菌接種或病原物模式分子處理強(qiáng)烈誘導(dǎo)小麥在質(zhì)外體產(chǎn)生H2O2，H2O2誘導(dǎo)TaPIP2;10在絲氨酸位點(diǎn)S121上發(fā)生磷酸化，磷酸化的TaPIP2;10將質(zhì)外體H2O2轉(zhuǎn)入細(xì)胞質(zhì)，H2O2隨后激活模式分子觸發(fā)的免疫反應(yīng)（pattern-triggered immunity,PTI）。小麥質(zhì)外體H2O2爆發(fā)也能因麥長(zhǎng)管蚜取食而產(chǎn)生，H2O2同樣誘導(dǎo)TaPIP2;10在S121上發(fā)生磷酸化，同樣經(jīng)由TaPIP2;10跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入小麥細(xì)胞質(zhì)，H2O2隨后激發(fā)小麥韌皮部防衛(wèi)反應(yīng)（phloem-based defense,PBD）。

無論病菌侵染還是蚜蟲侵襲，都能激活PTI和PBD。PTI和PBD的激活能有效抵御病菌侵染和蚜蟲侵襲，從而顯著挽回病蟲（白粉病、赤霉病、麥長(zhǎng)管蚜）造成的產(chǎn)量損失。根據(jù)上述結(jié)果，作者提出了TaPIP2;10促進(jìn)小麥生長(zhǎng)發(fā)育和抗病抗蟲的功能模式。

TaPIP2;10促進(jìn)小麥生長(zhǎng)和防衛(wèi)的功能模式

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)自主科技創(chuàng)新基金的資助。

原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205222003550?via%3Dihub

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