《Industrial Crops and Products》：VmUGT89AK4-mediated plant root resistance via regulating salicylic acid metabolism in tung trees
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本研究针对油桐枯萎病抗性机制不明的产业难题，通过多组学联合分析鉴定出关键糖基转移酶基因VmUGT89AK4。研究人员发现该酶通过催化水杨酸(SA)糖苷化形成SAG，负向调控油桐对尖孢镰刀菌(Fof-1)的抗性。过表达VmUGT89AK4导致SA水平下降而增强感病性，基因沉默则显著提升抗病能力。该研究首次揭示UGT89亚家族在木本植物抗病中的功能，为油桐抗病育种提供了新靶点。
在农业生产中，油桐作为一种重要的工业油料树种，其果实提炼的桐油具有广泛用途。然而，由尖孢镰刀菌专化型(Fusarium oxysporum f. sp. fordiis, Fof-1)引起的枯萎病严重制约了油桐产业发展。有趣的是，在油桐属植物中，油桐(Vernicia fordii)表现为高度感病，而其姊妹种千年桐(Vernicia montana)却展现出显著抗病性。这种天然存在的抗病差异为研究植物-病原物互作提供了理想模型。
为解决这一产业难题，中国林业科学院林木遗传育种国家重点实验室的研究团队在《Industrial Crops and Products》上发表了最新研究成果。研究人员通过整合转录组学和代谢组学分析，结合分子生物学实验，系统阐明了千年桐中糖基转移酶基因VmUGT89AK4通过调控水杨酸(Salicylic Acid, SA)代谢影响油桐抗病性的分子机制。
研究采用的主要技术方法包括：从杭州富阳种植园采集油桐和千年桐样本进行病原菌接种实验；利用LC-MS技术分析根系代谢物动态变化；通过同源比对和系统进化分析鉴定UGT基因家族成员；采用原核表达系统获得重组蛋白进行酶活测定；利用农杆菌介导的遗传转化技术在油桐和毛白杨中开展基因功能验证。
研究结果方面，通过Fof-1感染实验发现，千年桐根系中SA含量显著上升而SAG(SA-glucoside)下降，油桐则呈现相反趋势。转录组分析筛选出4个与SAG含量密切相关的UGT基因，其中Vmo021696(命名为VmUGT89AK4)与根SAG含量的相关性最高(Pearson r=0.928)。酶活实验证实VmUGT89AK4能在体外特异性催化SA生成SAG。
转基因功能验证表明，过表达VmUGT89AK4的油桐发状根和毛白杨植株对Fof-1敏感性增强，SA含量降低而SAG积累增加，病程相关基因(PR1、PR2)表达下调。相反，基因沉默株系表现出更强抗病性，SA积累增加而SAG减少。外源SA处理实验进一步证明SA能直接抑制Fof-1菌丝生长，减轻病害症状。
研究结论表明，VmUGT89AK4作为SA糖基转移酶，通过催化SA糖苷化形成SAG，负向调控油桐对Fof-1的抗性。该研究不仅首次报道了UGT89亚家族在木本植物抗病中的功能，还为理解SA代谢稳态调控植物免疫提供了新视角。研究发现的这一易感基因为油桐抗病育种提供了潜在靶点，通过调控SA糖苷化过程可能成为提高作物抗病性的新策略。
