獼猴桃潰瘍病是由丁香假單胞桿菌獼猴桃致病變種（Pseudomonas syringae pv. actinidiae，Psa）侵染引起的一種細(xì)菌性病害，具有蔓延快、傳染性強(qiáng)、致病率高、根除難度大等特點(diǎn)，被稱為獼猴桃產(chǎn)業(yè)的“癌癥”。大多數(shù)中華獼猴桃易感潰瘍病，而其野生近緣種毛花獼猴桃則對(duì)潰瘍病有著較強(qiáng)的抗性，其背后的分子機(jī)制尚不清楚。

近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)劉永勝團(tuán)隊(duì)在Genome biology發(fā)表了題為Allelic structural variation at the NLR25-1 locus enhances defense against Pseudomonas syringae in kiwifruit的研究論文，該研究構(gòu)建了包含毛花獼猴桃和中華獼猴桃兩個(gè)物種的種間泛基因組，并結(jié)合種間雜交F1子代的等位基因差異表達(dá)分析，鑒定到一個(gè)位于NLR25-1基因位點(diǎn)啟動(dòng)子的種內(nèi)保守且種間高度分化的結(jié)構(gòu)變異。該變異在毛花獼猴桃中引入了一個(gè)物種特異性的WRKY轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，允許WRKY75激活其表達(dá)，從而增強(qiáng)毛花獼猴桃了對(duì)Psa的防御能力。

研究團(tuán)隊(duì)首先從全國各地采集了11個(gè)野生毛花獼猴桃樣本，以及一個(gè)中華獼猴桃和毛花獼猴桃雜交F1代樣本‘HH-1’，并使用第三代測(cè)序技術(shù)進(jìn)行測(cè)序，從頭組裝成24個(gè)高質(zhì)量單倍型基因組。這些基因組大小介于581.2 ~ 630.7 Mb，contig N50介于5 ~ 21 Mb，BUSCO評(píng)估顯示保守基因完整度平均達(dá)98.62%，LAI值高于18.94，為后續(xù)分析奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。結(jié)合已經(jīng)發(fā)表的基因組，該研究利用PGGB軟件構(gòu)建了包含共計(jì)24個(gè)中華獼猴桃和毛花獼猴桃樣本的無參考偏差的泛基因組圖譜，共檢測(cè)出31,790,044個(gè)SNP，13,512,079處InDel和623,478處結(jié)構(gòu)變異，其中有269,784處結(jié)構(gòu)變異在兩個(gè)種內(nèi)保守且種間高度分化。

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)‘HH-1’樣本及其親本‘White’（毛花獼猴桃）和‘H0809’（中華獼猴桃）開展了潰瘍病侵染后的轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)在接種Psa病菌后12h和72h時(shí)，毛花獼猴桃中的NLR25-1基因表達(dá)量顯著高于中華獼猴桃，提示其可能參與調(diào)控獼猴桃潰瘍病抗性。

圖3. NLR25-1基因位點(diǎn)啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)變異造成中華和毛花獼猴桃種間雜種的等位基因差異表達(dá)

研究團(tuán)隊(duì)通過CRISPR-Cas9介導(dǎo)的基因敲除實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在雜交種中將NLR25-1敲除后，株系表現(xiàn)出被潰瘍病感染后的病斑面積顯著擴(kuò)大、體內(nèi)病原菌數(shù)量增加、水楊酸信號(hào)通路關(guān)鍵基因誘導(dǎo)受阻等感病特征。相反，在感病品種中過表達(dá)NLR25-1則能顯著減小病斑面積、抑制病原菌增殖、增強(qiáng)抗氧化酶活性、降低細(xì)胞受損程度。進(jìn)一步的分子機(jī)制研究表明，AeWRKY75和AcWRKY75兩種等位轉(zhuǎn)錄因子均能在病原菌侵染后被誘導(dǎo)表達(dá)，且均能特異性識(shí)別并結(jié)合AeSV中的AeW-box順式原件以激活A(yù)eNLR25-1轉(zhuǎn)錄，但AcNLR25-1啟動(dòng)子因缺少這一關(guān)鍵順式元件而無法被激活。敲除WRKY75的突變體表型與敲除NLR25-1的突變體相似，證實(shí)了WRKY75-NLR25-1調(diào)控模塊在免疫應(yīng)答中具有重要作用。BCF1回交群體驗(yàn)證顯示，攜帶AeNLR25-1等位基因的雜合子平均病斑面積為7.32%，顯著低于AcNLR25-1純合的12.10%。該發(fā)現(xiàn)為利用野生種質(zhì)資源、通過分子標(biāo)記輔助選擇或基因編輯技術(shù)修復(fù)栽培種啟動(dòng)子缺陷、培育高抗病性獼猴桃新品種提供了精準(zhǔn)靶點(diǎn)和重要理論基礎(chǔ)，也為理解植物免疫進(jìn)化的分子機(jī)制提供了典型案例。

圖5. WRKY75結(jié)合并激活A(yù)eNLR25-1啟動(dòng)子賦予獼猴桃潰瘍病抗性

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)已畢業(yè)博士吳穎、麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院王英珍副教授和安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)博士研究生林云志為論文共同第一作者，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)劉永勝教授、汪松虎教授和岳俊陽副教授為論文通訊作者。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)師生趙夢(mèng)、霍玉玉、張濤、汪宏濤、朱妍妍、王梨嬛、鄭朋朋參與了該研究。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和麗水市重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1186/s13059-026-04068-0