番茄卫士——转录因子在番茄-病原体相互作用中的功能 | MDPI Biology

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文章简介

植物病原体 (Plant Pathogens) 是一种致病有机体，主要包括病毒、细菌、真菌以及线虫。植物病原体经传播侵入植物之后，通常会致使植物在生理或组织结构上出现病理变化，危害植物健康，因此会给农业系统造成严重的经济损失以及产量损失。

番茄 (Solanum Lycopersicum) 是世界上种植面积最为广泛的蔬菜作物之一。被大量植物病原体寄生之后，番茄通常会感染严重的疾病，从而导致产量下降以及产品质量降低。番茄感染最常见的疾病症状包括果斑、腐烂、枯萎和叶斑/枯萎病等。

为了生存和繁衍，植物已经进化出了防御病原体的新机制，而转录因子 (Transcription Factors, TFs) 则是植物防御信号传导中的核心组成部分。此前，已有研究对几种植物物种的 TFs 基因进行了功能特征分析，以增强它们对病原体的抵抗能力，从而达到改良与提高作物抗性的目的。在此基础上，来自葡萄牙的 Maria Doroteia Campos 教授及其合作者以研究论文的形式在 Biology 期刊发表了文章，重点研究了不同 TFs 家族在番茄-植物病原体相互作用中所发挥的功能，并对番茄植株的病原体抗性进行了研究。图 1 显示了本研究所采用的方法以及主要流程。

图 1. 番茄转录因子 (TFs) 抵抗植株病原体的示意图。

研究过程与结果

基因组编辑以增强番茄对病原体的抵抗力

基因编辑 (Gene editing），又称基因组编辑（Genome editing），是一种精确修饰生物体特定目标基因的工程技术，是植物育种领域的一项重要创新方法，通过基因编辑可以获得非转基因植物，从而可以消除基因编辑载体整合到基因组中所带来的未知风险。

转录因子参与植物的防御反应

TFs 作为转录激活或抑制因子在转录重编程中发挥着关键作用，它可以对植物病原体进行精确检测，随后通过诱导相关途径及时去除病原体，即实现植物对病原体的防御反应。

参与各种防御途径的 TFs 主要在病原体的免疫应答环节中起到关键作用，典型的高等植物转录因子五大家族主要包括：WRKY、AP2/ERF、bZIP、bHLH 以及 NAC。

转录因子增强番茄对病原体的抵抗力

番茄容易受到由多种病原体的攻击，从而感染多种疾病。此前，研究人员已经针对番茄对病原体的抵御反应鉴定和筛选出了几个有效基因，其中 TFs 是最为关键的基因之一，且能够作为番茄育种的优良候选基因。

在本研究中，作者报道了几种不同种类的 TFs 参与番茄抵御特定病原体所发挥的重要作用 (表 1)。除此之外，作者还确定了应用于基因工程的研究工具和方法，以在番茄中引入新的抗性基因 (表 1)。

表 1. TFs 在番茄-病原体相互作用中所发挥的功能。

研究总结

TFs 可以识别特定的 DNA 序列并与之结合，从而对基因转录产生激活或者抑制作用。此外，TFs 还可以干扰各种植物病原体的信号转导途径，从而在番茄生长发育和防御反应等过程中发挥着重要的调控作用。同时，作者还强调，利用最新的基因组学以及基因组编辑技术，将 TFs 应用于番茄植株的抗病育种工程之中，将有望实现番茄的优良育种。

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原文出自 Biology 期刊

Campos, M.D.; Félix, M.d.R.; Patanita, M.; Materatski, P.; Albuquerque, A.; Ribeiro, J.A.; Varanda, C. Defense Strategies: The Role of Transcription Factors in Tomato–Pathogen Interaction. Biology 2022, 11, 235.

   Biology 期刊介绍

主编：

Jukka Finne, University of Helsinki, Finland; 

Andrés Moya, University of Valencia and CSIC, Spain

期刊主要涵盖细胞生物学、发育生物学、进化生物学、生物化学与分子生物学、微生物学等所有生物领域。

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