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植保素是植物受到病原菌侵染后產生的一種小分子化學防御物質，在植物抵御病原菌中起著重要作用，因此植保素合成的分子調控機制研究是植物抗病機制研究中的一個重要部分。

東莨菪素（scopoletin）及其糖基化的東莨菪苷（scopolin）是香豆素類化合物，它們在植物體內由苯丙素途徑形成。中國科學院昆明植物研究所植物次生代謝分子調控專題研究組的前期工作表明，東莨菪素和東莨菪苷在漸狹葉煙草抵御鏈格孢菌（Alternaria alternata）中起著重要作用，而feruloyl-CoA 6’-hydroxylase 1（NaF6’H1）是這兩個植保素生物合成的關鍵酶基因（Sun et al., 2014 Journal of Experimental Botany）。

該研究組的近期研究還表明，WRKY類轉錄因子NaWRKY3可以直接調控NaF6’H1的表達（Xu et al., 2023 Journal of Experimental Botany）；另一方面，植物激素茉莉酸和乙烯能夠通過協(xié)同的方式調控NaF6’H1的表達及這兩個植保素的合成，并且NaWRKY70在這個過程中起著重要作用（Song et al., 2024 Journal of Experimental Botany; Song et al., 2024 New Phytologist）。

有意思的是，研究人員觀察到茉莉酸和乙烯協(xié)同調控NaF6’H1的表達能力在NaWRKY70基因編輯的植物中只下降了2/3，這就意味著這兩種植物激素可以通過別的未知因子，在植物抗病的過程中繼續(xù)協(xié)同誘導植保素的合成。但是，這個未知的因子是什么，它作用的機制仍然未知。

該研究組發(fā)現(xiàn)了另外一個介導茉莉酸和乙烯信號協(xié)同調控NaF6’H1表達及scopoletin合成的AP2/ERF家族轉錄因子NaERF1B-like。NaERF1B-like的表達也受茉莉酸和乙烯的協(xié)同調控；但是該基因的沉默，導致茉莉酸和乙烯協(xié)同誘導NaF6’H1基因表達的能力大為下降。而且該轉錄因子還能夠直接結合到NaF6’H1啟動子上并促進該合成酶基因表達。

另外，還發(fā)現(xiàn)漸狹葉煙草中NaWRKY3與其同源蛋白NaWRKY6能夠直接結合到NaERF1B-like的啟動子上促進其表達，并且NaWRKY3與NaWRKY6在蛋白水平上的相互作用，共同增強NaERF1B-like基因的表達。

最后，研究表明由Jasmonate/ethylene和NaWRKY6/NaWRKY3調控NaERF1B-like表達的分子模塊還能夠調控倍半萜類植保素solavetivone的潛在合成酶基因NaVS1-like的表達。

綜上，NaERF1B-like轉錄因子作為一個關鍵節(jié)點，它通過整合植物激素和WRKY類轉錄因子等多種信號調控植保素scopoletin和solavetivone的合成，從而在植物抵御鏈格孢菌中發(fā)揮著重要作用。

以上研究成果以JA/ethylene and NaWRKY6/3 regulated Alternaria?resistance depends on ethylene response factor 1B-like in Nicotiana attenuata為題于2024年7月24日在植物學期刊Journal of Experimental Botany上在線發(fā)表，中國科學院昆明植物研究所助理研究員馬嵐博士（現(xiàn)在云南省農業(yè)科學院花卉研究所工作）為該論文的第一作者，吳勁松研究員和云南省農業(yè)科學院花卉研究所的王繼華研究員為通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金項目（32370311，31700231）和云南省基礎研究計劃面上項目（202401AT070152）等資助。

NaERF1B-like整合植物激素（茉莉酸和乙烯）和WRKY3/6等多種信號調控植保素的合成和抗病性的工作模型

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