灰霉病是番茄最主要的采后病害之一，该病由灰霉（Botrytis cinerea）侵染导致，每年在全球造成高达100-1000亿美元的经济损失。成熟番茄果实对灰霉病高度敏感，而成熟过程又是果实风味、色泽等品质形成不可或缺的前提条件。如何在保障果实正常成熟、形成优良品质的同时，有效提升其抗病性，是番茄产业亟待解决的核心难题。 因此，发掘同时参与成熟进程调控与抗病性形成的关键因子，对于协同改良果实品质和抗病性至关重要。
灰霉菌是一种典型的死体营养型病原真菌，而茉莉酸（JA）是植物抵御此类病原菌侵害的核心防御激素。病原菌入侵会诱导活性茉莉酸信号分子——茉莉酸-异亮氨酸（JA-Ile）积累，进而通过核心转录因子MYC2启动并级联放大JA防御信号转导。番茄果实成熟核心转录因子RIN和NOR是启动和调控成熟进程的关键激活因子。本研究发现，灰霉菌侵染能诱导番茄果实JA-Ile含量显著升高，而NOR或RIN基因敲除突变体不仅果实成熟受阻，其灰霉病抗性也显著减弱，且JA-Ile积累的诱导效应严重受损。这表明NOR和RIN是果实响应灰霉病、激活JA防御途径的关键因子。研究团队进一步深入解析了NOR和RIN如何通过MYC2激活JA信号通路起作用，提出了番茄果实响应灰霉病的“MYC2-NOR/RIN-ERF.F4-PR”防御信号通路新机制（图1）： 成熟调控因子NOR和RIN通过与JA信号核心枢纽MYC2形成蛋白复合体，一方面增强灰霉菌诱导的JA-Ile信号积累，另一方面直接协同激活下游转录因子ERF.F4的表达；ERF.F4则特异性转录激活抗病关键执行基因PR-STH2，最终增强果实对灰霉菌的防御能力。该研究不仅揭示了成熟调控因子在果实抗病中的关键作用，更提供了在不牺牲果实优良成熟品质的前提下，通过靶向调控该复合体通路来协同提升果实抗病性的新策略。
图1 番茄MYC2-NOR/RIN蛋白复合体抵御灰霉病作用模式图
相关研究结果以“Ripening-induced defense signaling in Botrytis cinerea-infected tomato fruits involves activation of ERF.F4 by a MYC2-NOR/RIN protein complex”为题发表在Plant Biotechnology Journal期刊。中国科学院武汉植物园李珊博士为该论文第一作者。中国科学院武汉植物园高磊研究员、浙江大学陈昆松教授和英国诺丁汉大学Donald Grierson教授为论文共同通讯作者。中国农业大学朱本忠教授对本研究给予了重要指导。中国农业大学傅达奇教授提供了重要的番茄种质材料。中国科学院武汉植物园吴攀博士、郭素敏博士、於晓芬博士及研究生黄钰琳、赵宇参与了本研究。该研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金等的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70221
