北京市農(nóng)林科學(xué)院解析鈣網(wǎng)蛋白參與白菜干燒心病抗性的分子機(jī)制

近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心張鳳蘭課題組在《Plant，Cell & Environment》在線發(fā)表了題為“Natural variation in a calreticulin gene causes reduced resistance to Ca2+deficiency-induced tipburn in Chinese cabbage （Brassica rapa ssp. pekinensis）” 的研究論文。該研究分析了鈣網(wǎng)蛋白BrCRT2（Calreticulin2）在大白菜干燒心抗性中的作用，闡述了BrCRT2 參與植物胞質(zhì)Ca2+濃度調(diào)控的新機(jī)制。

大白菜干燒心病是由于缺鈣引起的生理性病害。目前生產(chǎn)上應(yīng)用的大白菜主栽品種均不具抗病性，加之環(huán)境或栽培管理不當(dāng)?shù)炔焕h(huán)境因素均可導(dǎo)致干燒心大量發(fā)生，嚴(yán)重影響大白菜的產(chǎn)量和質(zhì)量。挖掘植物自身抗干燒心基因，培育抗病新品種是解決白菜干燒心發(fā)病的根本途徑。張鳳蘭課題組首先對(duì)一個(gè)由194 個(gè)大白菜高代自交系組成的自然群體在自然栽培條件下進(jìn)行抗病性狀的評(píng)價(jià)與鑒定工作。利用4 年的調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合全基因組關(guān)聯(lián)分析，在A06 染色體上定位了一個(gè)控制白菜干燒心抗性的QTL；該QTL 進(jìn)一步在兩個(gè)分別由感病×抗病親本配制獲得的DH 群體和F2群體中得到驗(yàn)證。序列差異比對(duì)、分子標(biāo)記驗(yàn)證和基因表達(dá)差異分析顯示該區(qū)間內(nèi)的鈣網(wǎng)蛋白BrCRT2 是抗病候選基因。氨基酸序列比對(duì)顯示在感病親本中，該基因編碼蛋白在其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域有17 個(gè)氨基酸的缺失。進(jìn)一步轉(zhuǎn)基因分析、Ca2+熒光標(biāo)記和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分離體的鈣離子結(jié)合/外排等試驗(yàn)證明這17 個(gè)氨基酸的缺失會(huì)導(dǎo)致該蛋白鈣離子結(jié)合能力下降，從而降低植物應(yīng)對(duì)鈣缺乏脅迫的能力，最終導(dǎo)致干燒心病的發(fā)生。該研究通過(guò)解決這些問(wèn)題，探索白菜干燒心病抗性的分子機(jī)理，為干燒心抗病分子育種提供理論依據(jù)。

北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心蘇同兵副研究員為論文第一作者，于拴倉(cāng)研究員和張鳳蘭研究員為通訊作者。相關(guān)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。 （BioArt 植物）