Planta | 番茄MYB49增强对致病疫霉的抗性以及对水分缺乏和盐胁迫的耐受性

联川客户大连理工大学生命科学与技术学院栾雨时教授课题组在2018年分别在《Plant Journal》、《Theoretical and Applied Genetics》、《Horticulture Research》、《Plant Cell Reports》、《Planta》上在线发表了6篇高质量的文章，该课题组多年来致力于“番茄中的致病疫霉”方面的研究，并取得了十分可观的成果，且该课题的研究方法及撰文思路十分新颖，可为广大科研工作者提供一些新思考。小编之前已为大家解读了前面几篇，今天来看看发表在《Planta》上的文章吧~

文章信息

番茄MYB49增强对致病疫霉的抗性以及对水分缺乏和盐胁迫的耐受性

Tomato MYB49 enhances resistance to Phytophthora infestans and tolerance to water deficit and salt stress

发表单位：大连理工大学

发表期刊：Planta

影响因子：3.249

研究内容：番茄植株中MYB49过表达对致病疫霉抗性研究以及对干旱和盐胁迫的耐受性

1研究背景

植物在整个生命周期中经常受到各种生物和非生物胁迫的侵扰。病原体、干旱和盐胁迫影响植物生长和生产。先前的研究表明，番茄中MAPK1、膜联蛋白、渗透蛋白样蛋白、几丁质酶和谷氧还蛋白基因的过表达增强了对干旱和盐胁迫的耐受性以及对病原体的抗性。虽然单个基因的过表达可以增加对少数特定胁迫的耐受性和抗性，但在植物中引入关键转录因子（TF）可以激活下游功能基因的表达，从而提高植物的综合抗性。

MYB TF家族在所有真核生物中都广泛存在且功能多样，并且它含有保守的DNA结合域。随着测序技术的快速发展，目前已经在不同的植物物种中进行了MYB转录因子基因家族的综合分析。

植物中的R2R3-MYB基因在大多数的生物过程中起重要作用，包括植物发育、细胞形状、花瓣形态发生、苯丙烷代谢、激素反应以及生物和非生物胁迫耐受性。  

番茄在受到盐、干旱和病原体胁迫时，其生长和产量会受到严重损害。番茄晚疫病（LB）是田间生长的番茄中最具破坏性的疾病之一，并且是由卵菌病原体致病疫霉引起的。干旱和高盐也会导致番茄生产中种子萌发的抑制和果实生产力的降低。因此，找到关键基因同时提高植物抗性和对各种生物和非生物胁迫的耐受性是十分必要的。

2研究方法

利用拟南芥R2R3-MYB蛋白质鉴定与生物和非生物胁迫相关的番茄MYB。比较R2R3-MYB蛋白质之间的进化关系以及鉴定与生物和非生物胁迫相关的亚家族以进行系统发育分析。然后利用RNA-seq分析番茄R2R3-MYB基因的表达模式。

致病疫霉易感番茄（Solanum lycopersicum Zaofen no.2）种子和致病疫霉抗性番茄（S. pimpinellifolium L3708）种子培育至五叶期，用致病疫霉孢子悬浮液处理番茄幼苗，确保孢子萌发后收集幼苗的叶片（0，1，2，3，4，5 dpi）备用，并对幼苗用盐或干旱处理后取叶片（0，2，4，8，12，24 h）备用。构建MYB49过表达的转基因番茄，对过转基因番茄的抗病性及对盐和干旱处理的耐受性进行分析。

3研究结果

在这项研究中，为了鉴定与生物和非生物胁迫相关的番茄R2R3-MYB基因，使用28种拟南芥R2R3-MYBs（AtMYBs）蛋白质序列进行研究，结果表明番茄R2R3-MYB中的两个MYB结构域是高度保守的且只有24个番茄R2R3-MYB与生物和非生物胁迫相关的AtMYB具有同源关系。

基于与拟南芥R2R3-MYBs（AtMYBs）的同源关系参与对生物和非生物胁迫的反应，研究人员在番茄基因组中鉴定了总共24个R2R3-MYB转录因子。在这些番茄R2R3-MYBs中，通过系统发育分析将MYB49（Solyc10g008700.1）聚类成亚组11，并且用致病疫霉、NaCl和PEG6000处理后其表达水平显著提高。MYB49在番茄中的过表达使番茄对致病疫霉的抗性显著增强，其表现为坏死细胞数量、病变大小、致病疫霉丰度和疾病指数的减少。同样，MYB49过表达的转基因番茄植株对干旱和盐胁迫的耐受性也有所提高。

与WT植株相比，在致病疫霉、盐或干旱胁迫处理下，过表达的番茄植株中活性氧(ROS)、丙二醛含量和相对电解质渗漏的积累均有所下降，过氧化物歧化酶活性、超氧化物歧化酶活性、叶绿素含量和光合速率均有所增加。

这些结果表明，作为正调节剂的番茄MYB49可以增强清除ROS，抑制细胞膜损伤和细胞死亡的能力，并保护叶绿体，从而提高对致病疫霉的抗性和对盐和干旱胁迫的耐受性，它们为番茄育种提供了候选基因，以增强生物胁迫抗性和非生物胁迫耐受性。

图  MYB49过表达增加了番茄对盐胁迫的耐受性

综上所述，过表达MYB49的番茄植株显示出对致病疫霉的显著抗性以及对干旱和盐胁迫的耐受性。这一发现不仅有利于了解番茄MYB49在抗番茄致病菌过程中的分子机制以及对水分缺乏和盐胁迫的耐受性，也揭示了番茄MYB49在未来分子育种中的潜在应用，为分子育种提供了候选基因。

4参考文献

Cui, J., Jiang, N., Zhou, X., Hou, X., Yang, G., Meng, J., & Luan, Y. (2018). Tomato MYB49 enhances resistance to Phytophthora infestans and tolerance to water deficit and salt stress. Planta. doi:10.1007/s00425-018-2987-6

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