全基因组鉴定与功能分析揭示了四种调控苹果（Malus domestica）对瓦萨溃疡病（Valsa canker）抗性的长链重复序列-类逆转录聚合酶（LRR-RLPs）

《Horticultural Plant Journal》：Genome-Wide Identification and Functional Characterization Reveal Four LRR-RLPs Mediating Valsa Canker Resistance in Apple ( Malus domestica)

苹果LRR-RLP基因抗Valsa mali病害机制研究：通过基因组筛选鉴定58个LRR-RLP，功能验证发现MdRLP7、21、34、50增强抗性但非VmE02受体，揭示其可能识别其他PAMP或效应子。

　　苹果树是全球重要的经济作物之一，其种植和生产受到多种病原体的威胁，其中由真菌 *Valsa mali* 引起的苹果Valsa溃疡病尤为严重。这种病害不仅影响苹果的生长发育，还可能导致树木死亡，严重制约了苹果产业的可持续发展。因此，探索与苹果抗病性相关的基因，特别是那些能够增强植物对病原体防御能力的基因，对于提升苹果的抗病能力具有重要意义。本研究通过全基因组筛选，系统分析了苹果中与抗病性相关的LRR-RLP（富含亮氨酸重复的受体样蛋白）基因，揭示了其在苹果抗Valsa溃疡病中的潜在作用。

LRR-RLP是一类在植物免疫系统中起关键作用的蛋白质，它们主要负责识别病原体相关的分子模式（PAMPs）和效应子（effectors），从而激活植物的免疫反应。在番茄中，LRR-RLPs如Cf2、Cf4、Cf9和Ve1已被证实能够识别番茄叶霉病菌 *Fulvia fulva*（又称 *Cladosporium fulvum*）分泌的效应子，如Avr2、Avr4、Avr9和Ave1，从而诱导植物产生抗病反应。此外，水稻和拟南芥等模式植物中也发现了多个LRR-RLP基因，它们在抵御不同病原体方面发挥了重要作用。然而，尽管LRR-RLPs在植物免疫中具有广泛的功能，目前对苹果中LRR-RLP基因的系统研究仍较为有限，尤其是在其对Valsa溃疡病的防御机制方面。

本研究基于苹果的GDDH13基因组，利用生物信息学方法筛选出58个典型的LRR-RLP基因（MdRLPs）。这些基因通过其编码的LRR结构域被识别，并进一步筛选出具有信号肽和跨膜结构域的蛋白质，以排除可能的LRR-RLK（富含亮氨酸重复的受体样激酶）。通过表达谱分析，研究人员发现有10个MdRLP基因在 *V. mali* 感染过程中显著上调。进一步的实验表明，其中四个基因（MdRLP7、MdRLP21、MdRLP34和MdRLP50）在过表达后能够显著增强苹果对Valsa溃疡病的抗性，而在进行RNAi干扰后则导致抗性下降。这说明这些基因在苹果免疫系统中起着关键作用。

值得注意的是，MdRLP7不仅在苹果中发挥抗病功能，还在模式植物烟草 *Nicotiana benthamiana* 中表现出抗真菌病害的能力。研究人员通过转基因技术将MdRLP7导入烟草中，并观察其对 *Sclerotinia sclerotiorum*（一种引起烟草病害的真菌）的抗性影响。结果表明，MdRLP7的过表达显著减少了烟草叶片上的病斑面积，表明其在跨物种中具有一定的抗病功能。这一发现为进一步研究MdRLP7在植物抗病机制中的普遍性提供了线索。

为了验证这些LRR-RLPs是否直接感知 *V. mali* 分泌的效应子，研究人员利用CRISPR/Cas9技术对烟草中的 *NbRE02* 基因进行了基因编辑，以观察其对VmE02（一种由 *V. mali* 分泌的效应子）感知的影响。实验结果显示，即使在 *NbRE02* 缺失的突变体中，MdRLP7、MdRLP21、MdRLP34和MdRLP50均未能恢复VmE02诱导的细胞死亡，进一步表明这些基因并不直接感知VmE02。此外，通过共免疫沉淀（Co-IP）实验，研究人员发现VmE02能够与 *NbRE02* 发生相互作用，但与MdRLP7、MdRLP21、MdRLP34和MdRLP50之间没有明显的结合。这说明这些苹果LRR-RLP可能并不直接参与VmE02的识别，而是可能感知其他未被鉴定的病原体相关分子模式（PAMPs）或效应子，从而触发苹果的免疫反应。

在进一步的分析中，研究人员还发现这些LRR-RLPs可能通过不同的机制参与免疫调控。例如，MdRLP7和MdRLP50在感染早期阶段表达上调，而MdRLP21和MdRLP34则在感染后期上调，表明它们可能在不同阶段协同作用，共同调控苹果的免疫反应。此外，MdRLP7、MdRLP21和MdRLP34在进化上表现出一定的相似性，可能在功能上具有一定的冗余性。然而，MdRLP50则与其他三个基因分属不同的进化分支，提示其可能在免疫调控中扮演独特的角色。

为了更深入地理解这些LRR-RLPs在免疫调控中的具体作用，研究人员还进行了ROS（活性氧）爆发和胼胝质沉积的检测。结果显示，过表达MdRLP7、MdRLP21、MdRLP34和MdRLP50的苹果叶片在感染 *V. mali* 后，ROS水平显著上升，同时胼胝质沉积增加，这表明这些基因可能通过激活ROS爆发和细胞壁加固等机制增强植物的防御能力。然而，这些效应在RNAi干扰后显著减弱，进一步验证了它们在免疫过程中的关键作用。

综上所述，本研究通过对苹果LRR-RLP基因的全基因组筛选和功能分析，揭示了MdRLP7、MdRLP21、MdRLP34和MdRLP50在苹果抗Valsa溃疡病中的重要作用。这些基因不仅在苹果中表现出显著的抗病功能，还在模式植物烟草中展现出一定的抗病能力。然而，这些基因并不直接感知 *V. mali* 分泌的VmE02，而是可能感知其他未被鉴定的病原体相关分子模式或效应子。未来的研究可以进一步探索这些基因的具体作用机制，以及它们在其他病原体感染中的功能，为苹果抗病育种提供新的思路和基因资源。