Genome biology | 安徽農業大學劉永勝團隊解析毛花獼猴桃和中華獼猴桃潰瘍病抗性差異分子機制

獼猴桃潰瘍病是由丁香假單胞桿菌獼猴桃致病變種（Pseudomonas syringae pv. actinidiae，Psa）侵染引起的一種細菌性病害，具有蔓延快、傳染性強、致病率高、根除難度大等特點，被稱為獼猴桃產業的“癌癥”。大多數中華獼猴桃易感潰瘍病，而其野生近緣種毛花獼猴桃則對潰瘍病有著較強的抗性，其背后的分子機制尚不清楚。

近日，安徽農業大學劉永勝團隊在Genome biology發表了題為Allelic structural variation at the NLR25-1 locus enhances defense against Pseudomonas syringae in kiwifruit的研究論文，該研究構建了包含毛花獼猴桃和中華獼猴桃兩個物種的種間泛基因組，并結合種間雜交F1子代的等位基因差異表達分析，鑒定到一個位于NLR25-1基因位點啟動子的種內保守且種間高度分化的結構變異。該變異在毛花獼猴桃中引入了一個物種特異性的WRKY轉錄因子結合位點，允許WRKY75激活其表達，從而增強毛花獼猴桃了對Psa的防御能力。

研究團隊首先從全國各地采集了11個野生毛花獼猴桃樣本，以及一個中華獼猴桃和毛花獼猴桃雜交F1代樣本‘HH-1’，并使用第三代測序技術進行測序，從頭組裝成24個高質量單倍型基因組。這些基因組大小介于581.2 ~ 630.7 Mb，contig N50介于5 ~ 21 Mb，BUSCO評估顯示保守基因完整度平均達98.62%，LAI值高于18.94，為后續分析奠定了堅實的基礎。結合已經發表的基因組，該研究利用PGGB軟件構建了包含共計24個中華獼猴桃和毛花獼猴桃樣本的無參考偏差的泛基因組圖譜，共檢測出31,790,044個SNP，13,512,079處InDel和623,478處結構變異，其中有269,784處結構變異在兩個種內保守且種間高度分化。

同時，研究團隊對‘HH-1’樣本及其親本‘White’（毛花獼猴桃）和‘H0809’（中華獼猴桃）開展了潰瘍病侵染后的轉錄組分析，發現在接種Psa病菌后12h和72h時，毛花獼猴桃中的NLR25-1基因表達量顯著高于中華獼猴桃，提示其可能參與調控獼猴桃潰瘍病抗性。

圖3. NLR25-1基因位點啟動子的結構變異造成中華和毛花獼猴桃種間雜種的等位基因差異表達

研究團隊通過CRISPR-Cas9介導的基因敲除實驗證實，在雜交種中將NLR25-1敲除后，株系表現出被潰瘍病感染后的病斑面積顯著擴大、體內病原菌數量增加、水楊酸信號通路關鍵基因誘導受阻等感病特征。相反，在感病品種中過表達NLR25-1則能顯著減小病斑面積、抑制病原菌增殖、增強抗氧化酶活性、降低細胞受損程度。進一步的分子機制研究表明，AeWRKY75和AcWRKY75兩種等位轉錄因子均能在病原菌侵染后被誘導表達，且均能特異性識別并結合AeSV中的AeW-box順式原件以激活AeNLR25-1轉錄，但AcNLR25-1啟動子因缺少這一關鍵順式元件而無法被激活。敲除WRKY75的突變體表型與敲除NLR25-1的突變體相似，證實了WRKY75-NLR25-1調控模塊在免疫應答中具有重要作用。BCF1回交群體驗證顯示，攜帶AeNLR25-1等位基因的雜合子平均病斑面積為7.32%，顯著低于AcNLR25-1純合的12.10%。該發現為利用野生種質資源、通過分子標記輔助選擇或基因編輯技術修復栽培種啟動子缺陷、培育高抗病性獼猴桃新品種提供了精準靶點和重要理論基礎，也為理解植物免疫進化的分子機制提供了典型案例。

圖5. WRKY75結合并激活AeNLR25-1啟動子賦予獼猴桃潰瘍病抗性

安徽農業大學已畢業博士吳穎、麗水職業技術學院王英珍副教授和安徽農業大學博士研究生林云志為論文共同第一作者，安徽農業大學劉永勝教授、汪松虎教授和岳俊陽副教授為論文通訊作者。安徽農業大學師生趙夢、霍玉玉、張濤、汪宏濤、朱妍妍、王梨嬛、鄭朋朋參與了該研究。該研究得到了國家自然科學基金和麗水市重點研發計劃等項目的資助。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1186/s13059-026-04068-0