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胡椒野生种中发现独有的茉莉酸反应抗病途径

[所属分类:行业动态] [发布时间:2024-12-20] [发布人:杨晓燕] [阅读次数:] [返回]

胡椒野生种中发现独有的茉莉酸反应抗病途径
作者：李晨来源：中国科学报
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胡椒野生种质资源具有高抗病特性，具有胡椒稳产重大利用价值。近日，浙江大学与中国热带农业科学院香料饮料研究所开展联合攻关，对野生胡椒抗病遗传进行了深度解析，在国际综合性期刊《前沿研究杂志》（Journal of Advanced Research）在线发表了研究论文，为提高胡椒栽培种的抗性及高产稳产提供了重要遗传资源。
胡椒（Piper nigrum）是胡椒科胡椒属多年生木质藤本植物，素有“香料之王”的美誉，在药用价值和工业价值方面扮演重要的角色。目前，我国胡椒种植面积已达36万多亩，年总产量超过4万吨，是世界第五大生产国。
海南省是我国胡椒的传统产区和优势种植区域，产量占我国的90%以上。然而，卵菌病原体——辣椒疫霉菌严重影响了胡椒的生长，病情严重的胡椒园损失可达90%以上，甚至出现全园毁灭的情况。因此，了解胡椒对辣椒疫霉菌的抗病机制，对于制定有效策略以减轻胡椒瘟病的影响，并确保胡椒种植的持续增长与繁荣至关重要。
胡椒栽培种热引1号是由中国热带农业科学院选育的重要栽培种，以其高产而闻名，但对辣椒疫霉菌较为敏感。相比之下，原产于中国海南省和云南省的野生物种黄花胡椒对该病原体表现出显著的抗性。
黄花胡椒与热引1号之间存在显著的基因组差异，这可能是导致它们抗性差异的主要原因。该研究首先评估了两个胡椒品种之间蛋白编码区的基因组结构变异，共鉴定出1372678个SNP位点和235493个indel位点，并识别到5496个受到高效变异影响的基因，其中359个基因与植物抗性防御反应相关。
研究发现，黄花胡椒展示了特有的亚油酸和α-亚麻酸合成途径，这些是茉莉酸（JA）生物合成的关键起始代谢底物。与热引1号相比，黄花胡椒在H3K4me3修饰中表现出不同的功能富集模式，尤其在亚油酸和α-亚麻酸合成途径上显著富集。进一步研究发现，黄花胡椒LOX家族基因受H3K4me3修饰调控，导致基因表达上调，激活茉莉酸生物合成途径，从而有效抑制病原体的侵染。
该项研究将有助于应用群体遗传学技术方法更深入地了解遗传和表观遗传因素如何影响植物对病原体的反应，从而协助胡椒栽培种的抗病性遗传改良。
浙江大学棉花精准育种团队在读博士生郝宇鹏、中国热带农业科学院香料饮料研究所研究员范睿副为论文共同第一作者。浙江大学研究员关雪莹、中国热带农业科学院香料饮料研究所研究员郝朝运为论文共同通讯作者。研究工作依托浙江大学、海南专项研究生培养项目支持，获得国家自然科学基金、海南省自然科学基金等项目资助。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jare.2024.10.015
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