近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所、福建省煙草科學(xué)研究所、山東臨沂煙草有限公司等多家單位在Plant Physiology發(fā)表了題為“Naringenin restricts the colonization and growth of Ralstonia solanacearum in tobacco mutant KCB-1”的研究論文。

植物青枯病是由青枯雷爾氏菌（Ralstonia solanacearum，簡稱青枯菌）引起的土傳性細(xì)菌病害，影響包括茄科作物煙草、番茄、辣椒等在內(nèi)的多種植物的生長，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在高溫高濕的環(huán)境下，青枯菌通過植物的根系進(jìn)入木質(zhì)部導(dǎo)管，隨后轉(zhuǎn)移到地上部并大量繁殖，造成木質(zhì)部導(dǎo)管堵塞，導(dǎo)致植物葉片失水萎蔫，嚴(yán)重則使植物腐爛死亡。目前，青枯病的防治主要通過農(nóng)藥、微生物殺菌劑等，防效穩(wěn)定性較差，還易造成環(huán)境污染。培育抗病品種是綠色、有效的方法。煙草作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，其生長發(fā)育過程中也受到青枯病的廣泛影響。目前，中國種植的煙草品種多易感或中感青枯病，且抗病育種工作缺乏高抗性的抗源。針對(duì)該瓶頸問題，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院煙草研究所功能基因組創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過甲基磺酸乙酯對(duì)感病品種“翠碧一號(hào)（CB-1）”進(jìn)行化學(xué)誘變，篩選、鑒定到多個(gè)青枯病抗性突變體資源。而后通過多代回交獲得了近等基因系“KCB-1”，其在生產(chǎn)中表現(xiàn)出抗—高抗青枯病的特性。

針對(duì)目前“KCB-1”抵御青枯菌侵染的抗性機(jī)制仍不清晰的問題，該研究首先通過組織切片分析了青枯菌在抗青枯病煙草“KCB-1”和易感青枯病煙草“CB-1”的定殖差異，結(jié)果表明“KCB-1”的根具有限制青枯菌吸附和定殖的能力。通過轉(zhuǎn)錄組和代謝組聯(lián)合分析，鑒定到次級(jí)代謝產(chǎn)物柚皮素在抗病煙草“KCB-1”的根系中顯著上調(diào)。隨后借助體外抑菌實(shí)驗(yàn)、掃描電鏡、透射電鏡、高效液相色譜和轉(zhuǎn)錄組及16S測(cè)序等多種技術(shù)手段揭示了柚皮素抑制青枯菌侵染與繁殖的調(diào)控機(jī)制。進(jìn)一步，利用生物技術(shù)手段對(duì)調(diào)控柚皮素生物合成的關(guān)鍵基因NtCHI進(jìn)行了敲除和過表達(dá)分析，研究并證明內(nèi)源柚皮素含量降低或提高可以顯著改變煙草對(duì)青枯病的抗性。此外，研究還對(duì)多個(gè)抗、易感煙草品種資源在接種青枯菌前后根部柚皮素含量進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明煙草根部柚皮素含量與煙草對(duì)青枯病的抗性水平顯著正相關(guān)。

該研究揭示了植物內(nèi)源代謝產(chǎn)物柚皮素具有限制青枯菌定殖和生長的能力，是“KCB-1”青枯病抗性產(chǎn)生的重要原因之一。為解析煙草青枯病抗性突變體的抗病機(jī)制和植物青枯病防控提供了重要參考。

該研究由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所、福建省煙草科學(xué)研究所、山東臨沂煙草有限公司等單位聯(lián)合完成。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所博士研究生石好琪為論文第一作者、碩士研究生蔣家樂為共同第一作者，孫玉合研究員及王衛(wèi)峰和丁安明副研究員為共同通訊作者。福建省煙草科學(xué)研究所余文、程崖芝、巫升鑫、山東臨沂煙草有限公司宗浩及中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所的王曉強(qiáng)副研究員參與了該項(xiàng)研究。這項(xiàng)工作得到了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程（ASTIP-TRI02）和中國煙草總公司基因組計(jì)劃重大專項(xiàng)（110202201011（JY-11））等項(xiàng)目資助。