中國(guó)農(nóng)大新聞網(wǎng)訊 近日，園藝學(xué)院任華中、劉興旺團(tuán)隊(duì)在《前沿研究期刊》（Journal of Advanced Research）雜志在線發(fā)表論文《CsTM通過和CsTIP1;1相互作用改變多細(xì)胞表皮毛形態(tài)及增強(qiáng)蚜蟲抗性》（The CsTM alters multicellular trichome morphology and enhances resistance against aphid by interacting with CsTIP1;1 in cucumber），解析了黃瓜類受體激酶基因Trichome morphology （CsTM）調(diào)控表皮毛形態(tài)發(fā)育和抗蚜的分子機(jī)制。

 

　　植物表皮毛是植物地上部分的特化表皮細(xì)胞，是植物與環(huán)境之間的第一道屏障，在抵御生物和非生物脅迫中發(fā)揮著不可忽視的作用。黃瓜作為最為重要的園藝作物之一，其生產(chǎn)上經(jīng)常遭受蚜蟲（Aphis gossypii Glover）等的為害，嚴(yán)重制約了黃瓜的生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量安全。盡管已有大量報(bào)道認(rèn)為表皮毛具有抗蚜能力，但迄今尚無證據(jù)表明控制表皮毛發(fā)育的基因直接參與植物對(duì)蚜蟲的抗性。

 

　　任華中/劉興旺團(tuán)隊(duì)課題組發(fā)現(xiàn)近等基因系3541（mutant）和3542（WT）的表皮毛形態(tài)存在顯著差異，且突變體3541更易遭蚜蟲取食。利用體式顯微鏡和掃描電鏡詳細(xì)觀察了各部位的表皮毛形態(tài)特征。通過分析6102-7、3407和3542共計(jì)3種表皮毛正常材料為親本構(gòu)建的BC1和F2群體，證實(shí)了該性狀是由單基因控制的隱性性狀。圖位克隆結(jié)合精細(xì)定位顯示候選基因?yàn)镃sa1G056960，編碼C型凝集素類受體激酶，命名為CsTM。構(gòu)建敲除突變體發(fā)現(xiàn)植株全身表皮毛發(fā)育受阻，近似無毛，同時(shí)現(xiàn)存的表皮毛形態(tài)亦發(fā)生顯著變化。此外，利用膜酵母文庫篩選到了水通道蛋白基因CsTIP1;1能夠在蛋白水平和TM相互作用并被磷酸化修飾。沉默CsTM和CsTIP1;1不僅可影響表皮毛形態(tài)發(fā)育，還能降低細(xì)胞內(nèi)的H2O2含量。胞內(nèi)H2O2含量的多少暗示了誘導(dǎo)分子免疫的強(qiáng)度，從而揭示了激酶TM和水通道蛋白TIP1;1的抗蚜機(jī)理。該研究首次報(bào)道了類受體激酶CsTM通過調(diào)控表皮毛形態(tài)發(fā)育并進(jìn)而影響了植物抗蚜能力的分子機(jī)制，豐富了表皮毛發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為黃瓜表皮毛的發(fā)生和抗蚜種質(zhì)資源培育提供了一個(gè)全新的視角。

 

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院博士研究生楊松林、薛舒丹為本論文共同第一作者，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院任華中教授、劉興旺副教授為論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、三亞市崖州灣科技項(xiàng)目、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)—阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)資金等的資助。

 

　　任華中、劉興旺課題組長(zhǎng)期從黃瓜遺傳改良與分子調(diào)控研究，取得了一系列重要研究進(jìn)展，在Journal of Advanced Research、Plant Biotechnology Journal、New Phytologist、Plant Physiology、The Plant Journal、Horticulture Research等國(guó)際主流學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文30余篇。