木葡聚糖内转葡萄糖基酶/水解酶基因TaXTH3A可提高小麦对镰刀菌冠腐病的抗性

《Journal of Integrative Agriculture》：Xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase gene TaXTH3A promotes resistance to Fusarium crown rot in wheat

　　

张舒发|向林润|赵丽|聂新浩|耿杏霞|郭娇娇|吴俊|陈新红|王军

中国陕西省植物育种遗传工程重点实验室/西北农林科技大学农学院，杨凌712100

摘要

镰刀菌冠腐病主要由假尾孢镰刀菌及其他镰刀菌属物种引起，是一种严重的小麦病害，导致全球范围内大量的产量损失。在本研究中，通过整合群体分离子外显子捕获测序和转录组测序分析，鉴定出一个与镰刀菌冠腐病抗性相关的木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶基因TaXTH3A。功能分析表明，TaXTH3A编码一种分泌蛋白，可定位于细胞壁，这一结论是通过酵母信号序列陷阱系统及亚细胞定位实验得出的。转基因验证结果显示，过表达TaXTH3A能显著提高小麦对镰刀菌冠腐病的抗性，同时降低H₂O₂积累水平，提升过氧化氢酶活性，进而增强抗病性。转录组分析还表明，在假尾孢镰刀菌感染期间，TaXTH3A能够调控与植物防御及木葡聚糖代谢相关的基因表达。此外，过表达TaXTH3A的小麦品系在感染后，其叶鞘中的木葡聚糖内转葡糖基酶活性以及半纤维素含量均有所上升。综上所述，TaXTH3A通过调控细胞壁重塑及相关防御反应，增强了小麦对假尾孢镰刀菌的抵抗力。本研究为揭示镰刀菌冠腐病抗性的分子机制提供了新见解，也为培育抗病小麦品种的遗传改良提供了潜在靶点。