近日,西南大学柑桔研究所国家柑桔苗木脱毒中心研究团队,在植物学一区TOP期刊Horticulture Research(IF2024=7.6)发表题为“Glycerophosphodiester phosphodiesterase 1 mediates G3P accumulation for Eureka lemon resistance to citrus yellow vein clearing virus”的研究论文。
Glycerophosphodiester phosphodiesterase 1(GDPD1)在植物非生物胁迫反应中起重要作用,参与了植物体内sn-glycerol-3-phosphate(G3P)的积累,是植物系统获得抗性的重要组成部分,但GDPD1在柑橘对柑橘黄化脉明病毒(CYVCV)的抗性中的作用机制尚不清楚。本研究发现ClGDPD1位于细胞膜和内质网,并与RNA沉默抑制子-CYVCV外壳蛋白(CP)相互作用,其中ClGDPD148-386和CP1-139 aa是互作的关键区域。进一步研究显示,ClGDPD1正调控G3P的积累,以及甘油磷脂代谢相关基因的表达,同时抑制了CP的表达和积累。与单独表达ClGDPD1或共表达ClGDPD1+CP140-326相比,瞬时共表达ClGDPD1+CP或ClGDPD1+CP1-139显著增加了甘油磷脂代谢的关键物质含量和相关基因的表达。此外,通过外源甘油处理和过表达ClGPDH均增加了植株或毛状根中G3P的含量,降低了CYVCV的积累。
本研究进一步构建了过表达ClGDPD1的转基因尤力克柠檬。转基因植株中甘油磷脂代谢和SAR相关基因显著上调表达,甘油磷脂代谢的关键物质(G3P,GPDH,PLA2,PC)显著积累,其中G3P的含量是pLGN对照植株的3.39倍;转基因尤力克柠檬在接种CYVCV 30天后的病毒含量显著低于pLGN对照植株,且转基因尤力克柠檬接种1年后症状也显著轻于pLGN对照植株。对接种CYVCV后60天的转基因植株和对照植株进行转录组测序分析发现,大量差异表达基因富集在甘油磷脂代谢通路。
综合以上研究,本文阐明了ClGDPD1作为一个重要的调控中心在介导柑橘对CYVCV抗性中的重要作用,其结果可为建立柑橘黄脉病新型防控策略提供重要的理论依据。
博士研究生廖平为论文第一作者,周彦研究员为论文通讯作者。该研究受国家现代农业产业技术体系(CARS-26-05B)和教育部学科创新海外人才引进项目(B18044)的资助。
论文链接:https://doi.org/10.1093/hr/uhae287