近期，我校国家甘蔗工程技术研究中心阙友雄研究员团队在The Crop Journal（《作物学报》英文版）等国际学术期刊发表甘蔗抗病育种研究领域的最新进展。
甘蔗（Saccharum spp.）是世界上最重要的糖料作物，蔗糖占世界食糖产量的80%左右，在我国所占比例更是高达85%以上，但是，病害严重影响其生物产量和蔗糖品质。甘蔗黑穗病是一种世界性的真菌病害，严重危害甘蔗产业的良性健康可持续发展，其抗性由多个主效基因、众多微效基因的累积效应以及甘蔗与黑穗病菌之间的相互作用共同决定，这导致通过传统杂交途径育种培育抗黑穗病甘蔗品种的难度加大。阙友雄研究员团队聚焦甘蔗生物学与遗传育种的关键科学问题，长期致力于甘蔗抗黑穗病性状评价及其形成和调控机理研究（江西农业大学学报, 2004,3:353-355+359;农业生物技术学报, 2004, 12(6):685-689; 植物遗传资源学报, 2006, 7(1):18-23; Plant Disease, 2012, 96(10):1519-1525; Scientific Reports, 2015, 6:23994; BMC Genomics, 2018, 19:479），以寄主甘蔗品种的抗病机制和病原黑穗病菌的致病机制研究为切入点，以基因组（BMC Genomics, 2014,15:996）、转录组（PLOS ONE, 2014,9(1):e84426；Gene, 2018, 678:207-218; BMC Genomics, 2017, 18(1):325; BMC Genomics, 2019, 20:57; International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23(18):10770; Frontiers in Plant Science, 2022, 13:103526）、蛋白组（BMC Genomics 2016, 17:800; Comparative and Functional Genomics, 2011, 2011:989016）、翻译组（Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2023, 71:10004-10017）和代谢组（Frontiers in Plant Science, 2016,7:1133）等为手段，从形态、生理和分子三个维度，解析甘蔗与黑穗病菌的互作机制并取得重要进展（New Phytologist，2022, 233:919-933；Industrial Crops and Products, 2023, 192:116136; Industrial Crops and Products, 2022, 176:114292; International Journal of Biological Macromolecules, 2023, 232:123398; International Journal of Biological Macromolecules, 2023, 224:1-19; Environmental and Experimental Botany, 2022, 194:104725; Frontiers in Plant Science, 2016, 7:1348; BMC Genomics, 2017, 18:771; Frontiers in Plant Science, 2018, 8:2262; Sugar Tech, 2018, 20(6):669-680; BMC Genomics, 2020, 21:868; BMC Genomics, 2021, 22:549），为创新性开发甘蔗黑穗病的防控策略奠定了较为重要的理论依据和实践基础。在上述研究基础上，近期该团队在The Crop Journal（《作物学报》英文版）、Frontiers in Plant Science（《植物科学前言》）和International Journal of Molecular Sciences（《国际分子科学杂志》）期刊上发表了甘蔗抗病研究的系列成果。
（1）在The Crop Journal（《作物学报》英文版）发表了题为Sugarcane transcription factorScWRKY4 negatively regulates resistance to pathogen infection through the JA signaling pathway（甘蔗ScWRKY4通过JA信号通路调控植物抗病性）的研究论文，揭示了甘蔗转录因子ScWRKY4负调控植物对病原菌的防御反应，并深入探究ScWRKY4可能通过结合ScJAZ13蛋白并抑制其表达，通过JA信号通路参与植物抗病性的调控网路，进而调节植物对病原菌抗性的分子机制。本研究为进一步探究ScWRKY4在甘蔗中的抗病作用机制奠定了基础。福建农林大学为第一单位，我校在读博士研究生王东姣为该论文的第一作者，苏亚春副研究员和阙友雄研究员为该论文的共同通讯作者。
（2）在Frontiers in Plant Science（《植物科学前言》）发表了题为Genetic identification of SNP markers and candidate genes associated with sugarcane smut resistance using BSR-Seq（甘蔗黑穗病抗性关联标记和功能基因的鉴定）的研究论文，筛选获得了与甘蔗黑穗病抗性关联的SNP分子标记及黑穗病抗性候选区域，并定位了与甘蔗黑穗病抗性相关的候选基因。基于转录组数据，并结合RT-qPCR表达验证，分析了候选基因的表达模式，筛选出在甘蔗黑穗病抗性作用发挥中的关键基因。最后，绘制了甘蔗与黑穗病互作的分子机制图，在一定程度上解析甘蔗对黑穗病的抗性机制。福建农林大学为第一单位，我校已毕业博士吴期滨为该论文第一作者，许莉萍研究员和阙友雄研究员为该论文的共同通讯作者。
（3）在International Journal of Molecular Sciences（《国际分子科学杂志》）发表了题为WGCNA identifies acomprehensive anddynamicgeneco-expressionnetworkthatassociates withsmutresistance insugarcane（甘蔗抗黑穗病性状形成的基因共表达网络）的论文。研究以甘蔗品种YT93-159（抗黑穗病）和ROC22（感黑穗病）受黑穗病菌侵染后不同时间点的转录组数据为基础，利用WGCNA技术构建差异表达基因的共表达网络，探究涉及的主要代谢通路及其潜在的基因功能，有望为解析甘蔗抗黑穗的分子机制提供理论基础，并为甘蔗抗黑穗病分子育种工作提供新的基因资源。福建农林大学为第一单位，我校已毕业博士吴期滨为该论文第一作者，许莉萍研究员和阙友雄研究员为该论文的共同通讯作者。
（4）在International Journal of Molecular Sciences（《国际分子科学杂志》）发表了题为Genome wide identification of auxin responsive GH3 gene family in Saccharum and the expression ofScGH3-1 in stress response（GH3基因在甘蔗中的分子进化及其与植物抗病性的关系）的研究论文，明确了甘蔗ScGH3-1是一个核和膜定位蛋白，其通过介导超敏反应，以及脱落酸、水杨酸和茉莉酸代谢途径，负调控寄主植物对病原菌的防御反应。研究为深入解析GH3基因在抗病中的功能作用及其调控机制奠定了基础。福建农林大学为第一单位，我校已毕业硕士邹文会为该论文的第一作者，吴期滨副研究员和阙友雄研究员为该论文的共同通讯作者。
以上研究得到国家重点研发计划、中央引导地方科技发展专项、国家自然科学基金、福建省自然科学基金和国家糖料产业技术体系等项目的共同资助。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cj.2023.12.002
https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1035266
https://doi.org/10.3390/ijms231810770
https://doi.org/10.3390/ijms232112750