番茄（Solanum lycopersicum）在世界各地广泛栽培，是具有重要经济价值的水果和蔬菜兼用作物。由劳尔氏菌（Ralstonia solanacearum）引起的青枯病是番茄上最重要的病害，目前尚无有效的治理手段，堪称番茄“癌症”（图1），常常导致大面积死苗而严重影响产量和生产效益 (Genin and Boucher, 2004)。揭示抗青枯病机制从而开展番茄抗青枯病遗传改良被认为是生产上解决番茄青枯病问题的最有效手段。然而，目前人们对番茄抗青枯病机制的认识还十分有限。近日，延安大学王延峰课题组、福建农林大学何水林课题组、聊城大学丁飞课题组合作在Horticulture Research杂志在线发表了题为“SlWRKY30 and SlWRKY81 synergistically modulate tomato immunity to Ralstonia solanacearum by directly regulating SlPR-STH2”的研究论文，揭示了“SlWRKY30-SlWRKY81”模块通过协同激活病原菌相关蛋白SlPR-STH2的表达提高番茄青枯病抗性的分子机制。植物应答病原菌的防御反应在很大程度上受到转录水平的调节，各种转录因子在其中起十分重要的调节作用。WRKY蛋白是植物中最大的TF家族之一，其成员包含至少一个保守的WRKY结构域，通过与靶基因启动子区域中的W-box [(C/T)TGAC(C/T)]结合，直接激活或抑制靶基因的表达，从而正或负调控植物的免疫反应 (Eulgem and Somssich, 2007)。一些WRKY TFs通过改变其转录或与其它WRKY成员通过转录水平或蛋白水平上的互作构成WRKY-WRKY调控网络，以实现对植物免疫快速而有效地激活 (Rushton et al., 2010)。然而，WRKY TF如何互作调控番茄抗青枯病尚不清楚。该研究通过分析番茄WRKY第三亚家族成员SlWRKY30、SlWRKY41、SlWRKY52、SlWRKY53、SlWRKY54、SlWRKY59、SlWRKY80和SlWRKY81在青枯菌侵染和外源水杨酸（salicylic acid，SA）处理后的表达变化，发现青枯菌侵染和外源SA处理显著诱导了SlWRKY30的表达，转录激活活性和亚细胞定位分析发现SlWRKY30具有转录激活活性且定位于细胞核。系统进化树显示SlWRKY30与辣椒CaWRKY41具有较高的同源性，课题组早期研究发现CaWRKY41正调控了辣椒对青枯病的抗性 (Dang et al., 2019)。随后，该研究通过对SlWRKY30过表达番茄株系（OE6和OE8）、沉默株系（TRV:Slwrky30）和对照株系的青枯菌侵染后的抗性分析、DAB和Tryblue染色发现，SlWRKY30正调控了番茄对青枯病的抗性。RNA-seq和RT-qPCR分析发现，青枯菌侵染后SlWRKY30上调一组病程相关蛋白SlPR-STH2a、SlPR-STH2b、SlPR-STH2c和SlPR-STH2d （随后称SlPR-STH2）的表达，且他们氨基酸序列同源性超过70%。先前研究表明，病原菌侵染可以强烈诱导SlPR-STH2基因的表达以及不同物种中SlPR-STH2蛋白具有较高的保守性 (Du et al., 2017; Yang et al., 2022)。进一步，双荧光素报告系统和EMSA结果表明，SlWRKY30通过直接与启动子中的W-box结合来激活SlPR-STH2的表达。上述结果表明，SlWRKY30通过直接激活SlPR-STH2的表达增强了番茄对青枯病的抗性。该研究进一步通过分子生物学和生化实验证实，SlWRKY30与SlWRKY Ⅲ亚族成员SlWRKY81存在蛋白质相互作用。此外，SlWRKY81的沉默降低了番茄对青枯病抗性，且SlWRKY81通过直接与启动子中的W-box结合来激活SlPR-STH2的表达。最后，通过烟草瞬间表达系统和EMSA证实了SlWRKY30与SlWRKY81通过蛋白互作进协同激活了相关蛋白SlPR-STH2的表达。综述所述，SlWRKY30和SlWRKY81通过协同激活SlPR-STH2的表达提高了番茄对青枯病的抗性。图2：SlWRKY30和SlWRKY81协同提高番茄青枯病抗性的模式图华南农业大学博士后党峰峰（现为延安大学青年教师）和福建农林大学林金辉博士（现为福建省农业科学院助理研究员）为该论文的共同第一作者。延安大学王延峰教授、福建农林大学何水林教授和聊城大学丁飞副教授为该论文的通讯作者。华南农业大学李亚静和房裕东博士生也参与了该研究工作。该研究得到了中国博士后基金、广东省青年联合基金和延安大学生物学科建设重点项目的资助。Dang, F.F., Lin, J.H., Chen, Y.P., Li, G.X., Guan, D.Y., Zheng, S.J., et al. (2019). A feedback loop between CaWRKY41 and H2O2 coordinates the response to Ralstonia solanacearum and excess cadmium in pepper. Journal of Experimental Botany 70, 1581-1595.Du, M., Zhao, J., Tzeng, D.T.W., Liu, Y., Deng, L., Yang, T., et al. (2017). MYC2 Orchestrates a Hierarchical transcriptional cascade that regulates jasmonate-mediated plant immunity in tomato. Plant Cell 29(8), 1883-1906.Eulgem, T., and Somssich, I.E. (2007). Networks of WRKY transcription factors in defense signaling. Current Opinion in Plant Biology 10, 366-371.Genin, S., and Boucher, C. (2004). Lessons learned from the genome analysis of Ralstonia solanacearum. Annual Review of Phytopathology 42, 107-134.Rushton, P.J., Somssich, I.E., Ringler, P., and Shen, Q.J. (2010). WRKY transcription factors. Trends in Plant Science, 247-258.Yang, S., Cai, W.W., Shen, L., Wu, R.J., Cao, J.S., Tang, W.Q., et al. (2022). Solanaceous plants switch to cytokinin-mediated immunity against Ralstonia solanacearum under high temperature and high humidity. Plant Cell and Environment 45(2), 459-478.论文链接：
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